计算机原理知识点

（一）计算机组成原理之计算机系统导论（冯诺依曼计算机以及cpu,机器字长，MAR，存储单元，MDR，存储字长等）1.冯诺依曼计算机的构成：运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备2.计算机的硬件组成：.原始的冯诺依曼在结构上是以运算器为中心，而发展到现在，以转向以存储器为中心。，现在通常将运算器和控制器合称为cpu。中央处理器和主存储器（内存储器）合称为主机部分，除去主机部分以外的硬件装置，如输入设备，输出设备等，称为外围设备或外部设备。3.cpu(中央处理器).负责与存储器交换数据。cpu一般使用两个内寄存器是.MAR（存储地址寄存器）和MDR（存储数据寄存器)。MAR为下一次的读写数据指定位置，MDR存储从内存交换的数据。4.运算器：.计算机中进行数据加工的部件5.控制器：.计算机中进行控制指令的部件。完成一条指令的步骤：取指令，分析指令，执行指令。6.存储器：用来存放和程序和数据，是计算机能够实现存储程序的基础7.输入设备：向计算机中送入数据和程序的具有一定独立功能的设备，通过接口，总线和计算机主机连通，用于人机交互，入键盘，鼠标等。8.输出设备：将计算机处理结果以数字，字符（汉字），图像，声音等方式输出。常用输出设备有：打印机，显示器等。9.计算机系统由软件和硬件组成10.软件：它看不见摸不着，由人们事先编制的有各种特殊功能的程序组成。11.硬件：是指计算机的实体部分。各种看的见摸得着的电子元器件。12.计算机软件分为：系统软件和应用软件13.机器字长：是指cpu一次能处理数据的位数，通常与cpu的寄存位数有关字长越长，数的表示范围越大，精度越高14.存储单元：存储器中可存放一个字或若干字节的基本单位。为区别存储器中的存储单元，每个存储单元都有唯一的一个地址编码。存储单元一般应具有存储数据和读写数据的功能，以8位二进制作为一个存储单元，也就是一个字节。每个单元有一个地址，是一个整数编码，可以表示为二进制整数。15存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长。16.存储单元个数：存储器中存储单元的个数。17.MDR=存储字长，存储单元个数=2的MAR次幂18.存储容量：包括主存储量和辅存储量。19存储容量=存储单元个数*存储字长(单位是b,记得看单位)20.CPI:每条指令执行所用的时钟周期数。21.计算机的运算速度有很多指标，如：吞吐量，CPI，主频，响应时间，MIPS(百万条指令每秒)等。22.1KB=2的10次方B23.1B=2的3次方b24.1GB=2的30次方，1MB=2的20次方，1KB=2的10次方25.pc（程序计数器）:程序计数器是用于存放执行指令的地方.当执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为“取指令”。与此同时，PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指今的地址。一.选择题1.完整的计算机系统应包括()A、运算器存储器控制器B、外部设备和主机C、主机和应用程序D、配套的硬件设备和软件系统我的答案：D2.()的功能是将机器语言转换成人类语言。A、控制器B、输入设备C、输出设备D、存储器我的答案：C3.以下语句错误的是A、输入设备可以将机器语言转化为人类熟悉的形式B、存储器可以存储程序C、运算器可以进行逻辑运算D、数据在存储器中以二进制形式存在我的答案：A4.存储字长是指()A、存放在一个存储单元中的二进制代码组合B、存放在一个存储单元中的二进制代码位数C、存储单元的个数D、机器指令的位数我的答案：B5.()的功能是将人类语言转换成机器语言。A、控制器B、输入设备C、输出设备D、存储器我的答案：B6.衡量每秒浮点运算次数的指标是（）A、主频B、CPIC、MIPSD、FLOPS我的答案：D7.假设某存储器的MAR为8位，MDR为8位。该存储器中存储单元的个数为A、8B、64C、256D、16我的答案：C8.以下语句错误的是A、输入设备可以将机器语言转化为人类熟悉的形式B、存储器可以存储程序C、运算器可以进行逻辑运算D、数据在存储器中以二进制形式存在我的答案：A9.下列()属于应用软件。A、操作系统B、编译程序C、连接程序D、文本处理我的答案：D10.衡量每秒执行百万条指令的是（）。A、CPIB、主频C、MIPSD、FLOPS我的答案：C11.存储字是指()A、存放在一个存储单元中的二进制代码组合B、存放在一个存储单元中的二进制代码位数C、存储单元的个数D、机器指令的位数我的答案：A二.填空题1.完成一条指令分为_取出指令、_分析指令、__执行指令_三步。（请按顺序填写）2____CPI__是指执行一条指令所需时钟周期数。3.如果MAR12位，MDR8位，则所连接的存储器容量为___4___KB。4.地址为1001的存储单元中存放了一串二进制00110000。可知：存储字为___00110000_____，存储字长为___8__。5.1K=2的__10___次方。6.冯诺伊曼计算机由___控制器_____、运算器、存储器__、输入设备、输出设备__。7.___机器字长___是指CPU一次能处理数据的位数，与CPU中的__寄存器位数____有关。8。一个完整的计算机系统是由____软件__系统和_____硬件___系统组成的。9.若MAR8位，MDR4位，则存储字长为______4___位，存储单元的个数为____256____10.1G=2的__30___次方。11.计算机软件由___软件_____和____硬件___两部分组成。12.存储容量=存储单元个数×存储字长_三.判断题1.计算机实体属于硬件。我的答案：√2.存储器的存储单元个数和MAR的位数有关。我的答案：√3.存储字长和MDR位数相同。我的答案：√4.程序计数器可以进行加1操作。我的答案：√5.每个存储单元的地址是互不相同的。我的答案：√6.存储容量指的是存储器中存放二进制信息的总位数我的答案：√7.存放在存储器中的指令要按地址访问。我的答案：√8.地址为101的存储单元中存放了一串二进制10011101，则存储字长为3。我的答案：x9.控制器可以指挥程序运行我的答案：√10.指令与数据都以二进制的形式存放在存储器中。我的答案：√11.优酷视频属于应用软件。我的答案：√12.每个存储单元的地址是唯一的。我的答案：√13.地址为101的存储单元中存放了一串二进制10011101，则存储字为10011101。我的答案：√14.MAR是存储器数据寄存器。我的答案：×15.根据存储字长可以计算出存储单元个数。我的答案：x16.显卡属于计算机硬件我的答案：√17.安卓系统属于应用软件。我的答案：×（二&三）计算机组成原理笔记整理之系统总线（总线判优方式，标准传输率，数据总线，地址总线与MDR，MAR的关系等）1.计算机的发展：第一代（1946—1957）：电子管，第二代（1958—1964）晶体管，第三代（1965—1971）集成电路，第四代（1971—至今）大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI2.总线：连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。3.总线分为：片内总线，系统总线，通信总线4.片内总线：芯片内部的总线。如在CPU芯片内部，寄存器与寄存器之间，寄存器与ALU之间都有片内总线连接。5.算罗单元（ALU）：是中央处理器CPU的一部分，用以计算机指令集中的执行算术与逻辑操作。某些处理器中，将ALU切分为两部分，即算术单元（AU）与逻辑单元（LU）6.系统总线：是指CPU,主存，I/O设备各大部件之间的信息传输线。由于这些部件通常安放在主板和插件板（插卡）上，故又称为板级总线或板间总线。7.系统总线按传输信息分为：数据总线，地址总线和控制总线8.数据总线：传输各部件之间的信息，其位数与机器字长，存储字长有关系。数据总线的位数，称为数据总线的宽度。双向传播。9.地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存的地址或I/O设备的地址。地址线的位数与储存单元个数有关，如果地址线是n,那么存储单元个数是2的n次方。单向传输。10.控制总线：用来发出各种控制信号的传输线。单向传输11.通信总线：用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统之间的通信。12.通信总线按传输方式分为：串行通信和并行通信。13.串行通信：指数据在单条一位的传输线上，一位一位的按顺序分时传送，适合远距离传输数据14.并行总线：指数据在多条一位的并行传输线上，同时由源传送到目的地。适合近距离传输数据15.总线宽度指的是总线的位数。16.地址总线根数=MAR位数，MDR位数=数据总线根数17.总线结构通常分为：但总线结构和多总线结构18.总线控制分为：判优控制和通信控制。19.总线上的所连接的各类设备，按其对总线有无控制功能分为.主设备（模块）和从设备（模块）两种20.总线判优控制可分集中式和分布式两种21.集中式判优方式分三种：链式查询，计数器定时查询和独立请求方式22.链式查询特点：对电路故障敏感，容易扩充设备，离控制设备越近，优先使用权越高。BS总线忙，BR总线请求，BG总线同意23.计数器定时查询特点：可以自己设置初值，优先次序可改变24.独立请求方式特点：响应速度快25.总线通信控制：常分为四种：同步通信，异步同信，半同步通信，分离通信26.计算比特率和波特率：27.标准传输率：（1B=8b）28.异步通信可用于串行传递与并行传递习题一：一.单选题1.以下说法错误的是。A、数据总线是双向的B、地址总线是单向的C、地址总线和存储单元个数有关D、远距离传输适合用并行传输方式正确答案：D2.地址总线有4根，则对应的存储单元的个数为？A、4B、8C、16D、32正确答案：C二.填空题3总线上信息传递的方式有__串行___和__并行___两种。4.___系统总线_____是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。5.按连接部件的不同，总线通常可以分为_片内总线_____、_系统总线____和_____通信总线。6.按照传输内容的不同，系统总线分为___数据总线___、地址总线___和____控制总线,分别用来传输数据信息，地址信息和控制信号。7.地址总线有10根，数据总线有8根，则对应的MAR寄存器是____10___位的，MDR寄存器是____8___位的。解析：地址总线根数=MAR位数，MDR位数等于数据总数8.数据线16根，地址线12根，则与之相联的存储器的容量是___3____KB.9____串行通信总线_____（串行通信总线/并行通信总线）更适合远距离传输。10.若数据总线的根数为8根，则总线宽度为（8）位。11.总线工作频率为80MHz，总线宽度为16b，则总线的数据传输率为__16____MBps.解析:80x16/8数据传输率=总线宽度/8x工作频率12.图中编号1～9的线，属于数据总线的是____4，9___，属于地址总线的是____1，6___解析：根据系统总线定义可知指CPU,主存，I/O设备各大部件之间的信息传输线.所以这里的1，4，6，9属于系统总线，再看MAR和MDR可知，1，6是地址总线，4，9是数据总线三.判断题14.若存储器的容量是2的10次方*8b，则需要数据线8根，地址线10根。正确答案：对15.每一根信息传输线都是一次只能传输1个二进制位。正确答案：错16.每一根信息传输线都是一次可以传输多个二进制位。正确答案：错17.ACC累加器和ALU算术逻辑运算单元之间是由片内总线连接的。正确答案：对18.地址总线有4根，则对应的MDR寄存器是4位的。正确答案：错19.数据总线有4根，则对应的MAR寄存器是4位的。正确答案：错20.地址总线上信息流动的方向都是从CPU发出的。正确答案：对21.控制总线上信息流动的方向和信息的功能有关。.正确答案：对22.图中的5号线属于片内总线。正确答案：对1.在链式查询方式下,越靠近控制器的设备()。A、得到总线使用权的机会越多,优先级越高B、得到总线使用权的机会越少,优先级越低C、得到总线使用权的机会越多,优先级越低D、得到总线使用权的机会越少,优先级越高我的答案：A2.在三种集中式总线裁决中,()方式对电路故障最敏感A、链式查询B、计数器定时查询C、独立请求D、都一样我的答案：A3.在异步串行传输系统中,假设每秒传输100个数据帧,其字符格式规定包含1个起始位,6个数据位,1个奇校验位,1个终止位,则波特率为()bps。我的答案：9004.在异步串行传输系统中,假设每秒传输100个数据帧,其字符格式规定包含1个起始位,7个数据位,1个奇校验位,1个终止位,则比特率为()bps。波特率*数据位/总位数我的答案：7005.集中式的总线判优控制分为______、_______和________三种。我的答案：链式查询，计时器定时查询，独立请求方式6.在独立请求方式中，每个设备都有自己的总线请求线和总线同意线。我的答案：√7.计数器定时查询方式对电路故障很敏感。我的答案：x（四.1）计算机原理组成笔记——存储器（主存储器，半导体存储芯片等）      1.存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据2.存储器按存储介质分类：      ①半导体存储器：存储元件由半导体器件组成的存储器，具有易失性      ②磁表面存储器：在金属或塑料基体表面涂一层磁性材料作为记录介质，具有非易失性      ③磁芯存储器：由硬磁材料组成的环状元件，具有非易失性      ④光盘存储器：具有非易失性3.存储介质：指能存储0和1两种代码并能区分两种状态的元器件或物质4.存储器按存取方式分类：      ①随机存储器（RAM）：RAM是一种可读/写存储器，根据存储信息原理不同，又分为静态RAM和动态RAM      ②只读存储器：只能对存储器的内容读出，不能写入      ③串行访问存储器：对存储单元进行读/写操作时，与物理位置有关，又分为顺序存取存储器（如磁带）和直接存取存储器5.存储器按在计算机中的分类：6.存储器有三个性能指标：容量，速度和每位价格（位价）7.cpu不能直接访问辅存，辅存只能与主存交换信息8.存储系统层次结构：主要体现在缓存——主存和主存——辅存9.缓存—主存层次主要解决cpu和主存速度不匹配问题，cpu速度快，主存速度慢10.主存—辅存层次主要解决存储系统的容量问题，辅存容量比主存大，可以存放大量暂时无用的信息。在不断发展中，主存—辅存层次逐渐形成了虚拟存储系统。  主存储器11.主存的基本组成和主存与cpu的联系12.主存的主要技术指标是：存储容量和存储速度13.存储容量：14.存储速度：由存取时间和存取周期来表示15.存储时间：指启动一次存储器操作到完成该操作所需的全部时间16.存取周期：指存储器进行连续两次存储器操作所需的最小时间间隔，通常存取周期大于存储时间        半导体存储芯片17.半导体存储芯片的基本组成：18.地址线是单向的，数据线是双向的19.20.控制线主要有读/写控制线与片选线两种21.半导体存储芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法（四.2）计算机组成原理笔记——存储器（静态RAM和动态RAM的区别，动态RAM的刷新,ROM……）     ■随机存取存储器■1.随机存取存储器：按存储信息的原理不同分为：静态RAM和动态RAM2.静态RAM（SRAM）：用触发器工作原理存储信息，但电源掉电时，存储信息会丢失具有易失性。3.存储器的基本单元电路：存储器中用于寄"0"和"1"代码的电路4.动态RAM（DRAM）：靠电容存储电荷的原理存储信息，具有不易失性5.动态RAM的刷新分为三种：集中刷新，分散刷新，异步刷新，刷新与行地址有关6.集中刷新：在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间进行逐步刷新，此刻必须停止读/写操作。存取周期（0.5us）7.分散刷新：指对每行存储单元的刷新分散到每个存储周期内完成。不存在停止读写操作的死时间，但存取周期长了，正个系统速度慢了，存取周期（1us）8.异步刷新：是集中刷新和分散刷新的结合.存取周期（0.5us）9.静态MAR和动态MAR的比较：10.只读存储器（ROM）：是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资