计算机组成原理

中央处理器由运算器和控制器两大部分组成。 运算器接收从控制器送来的命令并执行相应的动作，对数据进行加工和处理。 运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、暂存寄存器、累加寄存器、程序状态字寄存器（PSW）、通用寄存器组、计数器（CT）、移位器组成。 程序状态字寄存器用于保存系统的运行状态。条件转移指令执行时，需对标志寄存器的内容进行测试，判断是否满足转移条件。 程序状态字寄存器用于存放程序状态字，而程序状态字的各位表征程序和机器运行状态，如：含有进位标志C、结果为零标志Z等。 通用寄存器用于存放操作数和各种地址信息等，其位数与机器字长相等，这样便于操作控制。 控制器的基本功能就是执行指令，每条指令的执行是由控制器发出的一组微操作实现的。 控制器的功能是取指令、分析指令和执行指令，并产生有关操作控制信号。 控制器由硬布线控制器和微程序控制器两种类型。 控制器由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器、存储器地址寄存器（MAR）、存储器数据寄存器（MDR）、时序系统和微操作信号发生器等组成。 控制器的工作原理是根据指令操作码、指令的执行步骤（微命令序列）和条件信号来形成当前计算机个部件要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统在这些控制信号的控制下协同运行，产生预期的执行结果。 程序计数器用于存放下一条指令在主存中的地址，具有自增功能。 程序计数器的内容为下一条指令在主存中的地址

1、主存储器组织与设计（非常重要！） 1）半导体存储器逻辑设计 2）动态存储器的刷新 （1）定义：定期向电容补充电荷 （2）原因：动态存储器依靠电容电荷存储信息。平时无电源 供电，时间一长电容电荷会泄放，需定期向电容 补充电荷，以保持信息不变。 （3）注意刷新与重写的区别： 刷新：非破坏性读出的动态M，需补充电荷以保持原来的信息。 破坏性读出后重写，以恢复原来的信息。 （4）最大刷新间隔：2ms。在此期间，必须对所有动态单元刷新一遍。 （5）刷新方法： 按行读。 刷新一行所用的时间——刷新周期（存取周期） 刷新一块芯片所需的刷新周期数由芯片矩阵的行数决定。 对主存的访问 CPU访存：由CPU提供行、列地址，随机访问。 动态芯片刷新：由刷新地址计数器提供行地址，定时刷新。 （6）刷新周期的安排方式: 集中刷新:2ms内集中安排所有刷新周期。 分散刷新:各刷新周期分散安排在存取周期中。 异步刷新:各刷新周期分散安排在2ms内。每隔一段时间刷新一行。 来源： https://www.cnblogs.com/ggotransfromation/p/11804418.html

CPU的基本功能 。指令控制 。 操作控制 。时间控制 。数据加工 CPU的基本组成 。控制器 。 运算器 CPU的主要寄存器 。指令寄存器 。程序寄存器 。数据地址寄存器 。 数据缓存寄存器 。通用寄存器 。状态寄存器 —————————————————————————————————————————— 指令周期：取出一条指令并执行这条指令的时间。 指令周期常用若干个CPU周期来表示。 CPU周期称为机器周期 来源： https://www.cnblogs.com/jia03/p/11783929.html

1.存储器的分类。 （1）按存储介质分类。 （2）按存取方式分类。 1.存取时间与物理地址无关（随机访问） 随机存储器 执行过程可读可写 只读存储器 执行过程只读 2.存取时间与物理地址有关（串行访问） 1.存储器的层次结构 高速缓冲存储器：简称cache，高速存取指令和数据，特点：存取速度快，容量小。 主存储器：用来存放运行期间的大量程序与数据。能和cache交换数据和指令。 外存储器： 特点：容量大，成本低 2.存储器的相关技术指标。 SRAM存储器的三组信号线。 地址线：有N条地址线，则指定了存储器的容量为2的N次方个存储单元。 数据线：有N条， 则指定了存储器的字长为N位。 控制线：指定了对存储器是读（R/W高电平）还是写（R/W低电平） 地址译码器：输出有64条选择线，又称行线，打开存储位元的输入与非门。 —————————————————————————————————————— 字节是寻址的最小单位。内存中两个紧挨着的字节，它们的内存地址差1。 字是计算机一次处理数据的最大单位。 按照ANSI编码标准，标点符号、数字、大小写字母都占一个字节，汉字占2个字节。按照UNICODE标准所有字符都占2个字节。 位（bit)是计算机存储设备的最小单位. 字节（byte)是计算机处理数据的基本单位。即1Byte=8bit,两者换算是1：8的关系

一、磁盘的结构 其实在上个学期学习计算机组成原理的时候，我写过一篇博客 计算机组成原理——辅助存储器 这篇博客中有关于磁盘的介绍和一些计算，由于本课是操作系统，这里我根据王道考研讲解的磁盘设备，再总结一下，主要的侧重点还是有点不同。 1、磁盘、磁道和扇区 2、盘面和柱面 3、磁盘的物理地址 来源： https://www.cnblogs.com/wkfvawl/p/11783306.html

1、 编程题： VARY 8 位的符号数，编程统计其中 正数、负数、零的个数，分别存 VM、VN、VK变量中。 [试题解析] 分析：设定此数组的元素匀为字节数据，则数组VARY中的数据个数用CNT EQU $-VARY求出，则循环次数为CNT次。在程序中，要将CNT的值送入CX中。将数组VARY中元素挨个与0比较，利用状态标志寄存器中的ZF位求出零的个数，利用SF位求出正、负数的个数。 具体程序： stack segment para stack dw 20H dup(0) stack ends data segment vary db 23h,7 8 h,56h,0abh,00h,0cdh,59h,14h,9 8 h,0efh,00h,0c0h cnt equ $-vary vm db ? vn db ? vk db ? data ends code segment assume cs:code,ds:data,ss:stack start: mov ax,data mov ds,ax mov bx,0 mov dl,0 lea si,vary mov cx,cnt lop1: cmp byte ptr[si],0 je zero js lop2 inc bh jmp next lop2: inc bl jmp next zero: inc dl next: inc si

计算机的五大组成部分，分别为：控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备。其中控制器+运算器是计算机的中央处理器（CPU），相当于人类的大脑。 计算机的指挥系统。大脑指挥全身的器官运行，但是大脑不会随意的指挥身体行动，大脑只有在接受指令后才会控制身体行动。 运算器是计算机的运算系统。大脑除了指挥，无时无刻还在运算。即实现算术运算和逻辑运行。 1、算术运算：1+1=2 2、逻辑运行：吃饭太闲，喝水？ 吃饭流程例子。 1、当你吃饭的时候，大脑会接受吃饭的指令，之后把指令翻译成你身体需要进行的动作（控制器） 2、如果吃的是西餐，则使用勺子；如果吃的是中餐，则使用筷子（运算器）。 计算机的存储系统。需要注意的是：无论内存还是外存，计算机存储的数据格式都是01，01的形式，0和1由电压的电平控制（了解知识点）。计算机的存储的一个二进制单位称为1bit，8bit=1Bytes称为一个字节，1024Bytes=1KB，1024KB=1MB，1024MB=1GB，1024GB=1TB，1024TB=1PB。 下面展示了目前市面上常用的存储器，从图中可以看出存储器的速度、容量和价格是相互矛盾的。 内存是计算机内临时存储数据的硬件设备，由于内存读取数据速度较快内存，CPU会下达指令会直接传输给内存，即CPU会与内存直接交互。常见的内存有内存条。 1、优点（比较于外存）： 存取速度快 2、缺点

一 、引子 过去两讲，我为你讲解了通过增加资源、停顿等待以及主动转发数据的方式，来解决结构冒险和数据冒险问题。对于结构冒险，由于限制来自于同一时钟周期不同的指令， 要访问相同的硬件资源，解决方案是增加资源。对于数据冒险，由于限制来自于数据之间的各种依赖，我们可以提前把数据转发到下一个指令。 但是即便综合运用这三种技术，我们仍然会遇到不得不停下整个流水线，等待前面的指令完成的情况，也就是采用流水线停顿的解决方案。比如说，上一讲里最后给你的例子， 即使我们进行了操作数前推，因为第二条条加法指令依赖于第一条指令从内存中获取的数据，我们还是要插入一次NOP的操作。 那我们能不能让后面没有数据依赖的指令，在前面指令停顿的时候先执行呢？ 答案当然是可以的。毕竟，流水线停顿的时候，对应的电路闲着也是闲着。那我们完全可以先完成后面指令的执行阶段。 二、填上空闲的NOP：上菜的顺序不必是点菜的顺序 之前我为你讲解的，无论是流水线停顿，还是操作数前推，归根到底，只要前面指令的特定阶段还没有执行完成，后面的指令就会被“阻塞”住。 但是这个“阻塞”很多时候是没有必要的。因为尽管你的代码生成的指令是顺序的，但是如果后面的指令不需要依赖前面指令的执行结果，完全可以不必等待前面的指令运算完成。 比如说，下面这三行代码。 计算里面的 x ，却要等待 a 和 d 都计算完成，实在没啥必要。所以我们完全可以在 d

外围设备的速度分级和信息交换 信息交换方式 程序查询方式 程序中断方式 DMA方式 通道方式 总线仲裁 集中式仲裁： 特点 链式查询方式 通过接口的优先级排队电路来实现； 用很少几根线就可以按一定优先次序实现总线仲裁，并很容易扩充设备 缺点是对询问链的电路故障很敏感 计数器定时查询方式 与链式查询方式一样，优先级是固定的。 优点：更灵活 缺点：用线太多 独立请求方式 有一个排队电路 优点：响应快，花费时间少；对优先顺序的控制十分灵活。 缺点：设计复杂 分布式仲裁

1.GPIO基本特性 GPIO即通用输入输出接口，可以看作是微控制器的控制的I/O引脚。通过这些GPIO引脚，微控制器可以实现和外部设备的通信。 以STM32F407ZG为例，它提供了9组GPIO端口，分别命名为GPIOA，GPIOB,...,GPIOI。 对于每一组GPIO端口，都有16个I/O引脚。例如：对于GPIOF，这16个引脚分别表示为PF0，PF1，... ,PF15。 每个GPIO端口都有4个32位的配置寄存器。（4个寄存器控制16根引脚工作模式）。 例题： 答：（1）PF0~PF7、PC6配置为：推挽输出模式、输出速度为25MHzh、无上拉下拉模式。 （2） 2.总线带宽 总线单位时间内最大的数据传送能力，称为 总线带宽 （bandwidth）或者 吞吐量 。 若数据总线宽度为w（字节），时钟周期为T（秒），则吞吐量最大的可能值为w/T（ 字节/秒 ） 例如： ISA总线宽度为2字节，始终频率为10MHz，则其最大吞吐量为多少？ 答：2*10MHz=20M（ 字节/秒 ） 若ISA总线周期油两个时钟周期组成，则其吞吐量为20/2=10M（ 字节/秒 ）。两个时钟周期才送一拍数据。 3.波特率 波特率表示每秒钟传送的码元符号的个数，是衡量数据传送速率的指标，用于衡量单片机或计算机在 串口通信 时的速率。 简单理解就是单位时间内传送的二进制信号数。 例：