目录
一、计算机系统概论
组成
概念
二、计算机的运算方法
二进制和八进制、二进制和八进制间的转换
任意进制数转换为十进制数
十进制转二进制
移码
定点数的移位运算
定点数的加减运算
定点数的乘除运算
相乘
相除
溢出的判别方法
采用一位符号位
采用双符号位
浮点数的表示
加减运算
符号扩展和零扩展
有无符号比较（标志CF）
三、存储器
概念
存储器的分类
DMA方式
译码驱动
DRAM的刷新
SRAM和DRAM的区别
主存容量扩展
存储器的校验
多模块存储器
单体多字存储器
多体高位交叉存储器
多体低位交叉存储器
两级缓存和分立缓存
映射
直接映射
全相联映射
组相联映射
替换算法
四、指令系统
扩展操作码
数据寻址
立即寻址
直接寻址
隐含寻址
间接寻址
寄存器寻址
寄存器间接寻址
基址寻址
变址寻址
相对寻址
堆栈寻址
五、输入输出系统
程序查询方式
程序中断方式
DMA方式
六、控制单元
取指周期
间址周期
执行周期
非访存指令
访存指令
转移指令
中断周期
控制单元的外特性
控制单元的功能
建立数据通路
专用数据通路
CPU内部总线方式
CU外特性
微操作的节拍安排
微指令格式
水平型微指令
编辑 垂直型微指令
微指令的编码方式
直接编码
字段编码
七、CPU
一、计算机系统概论
组成
ALU中：
概念
数据通路带宽：数据总线一次所能传送信息的位数
吞吐量：系统在单位时间内处理请求的数量，主要取决于主存的存取周期
主频（CPU时钟频率）：主频越高，完成指令的一个步骤所用的时间越短，执行指令的速度越快。以赫兹（Hz）为单位。CPU 主频指 CPU 使用的时钟脉冲频率
CPU时钟周期：CPU时钟频率的倒数。
CPI：所有指令执行所需要的平均时钟周期数。CPI 是执行一条指令平均使用 CPU 时钟数
CPU执行时间：运行一个程序所花费的时间。
CPU执行时间=（指令数 * CPI）/ 主频
字长是指计算机能直接处理的二进制信息的位数。
现在机器的运算速度，普遍采用单位时间内执行指令的平均条数来衡量，并用MIPS作为计量单位。
二、计算机的运算方法
计算机组成原理——浮点数_对阶操作为什么不会引起阶码上溢或下溢-CSDN博客
二进制和八进制、二进制和八进制间的转换
二进制和八进制：三位二进制为一位八进制
二进制和十六进制：四位二进制为一位十六进制
任意进制数转换为十进制数
十进制转二进制
基数乘除法
移码
补码的符号位取反则得到移码。
定点数的移位运算
定点数的加减运算
符号位与数值位一起参与运算，加、减运算结果的符号位也在运算中直接得出。
最终将运算结果的高位丢弃。
定点数的乘除运算
相乘
结果符号提前得到
主要计算无符号数
两正数：
一正一负：
补码
Booth算法
两负数：
相除
小数定点除法要求被除数应不大于除数。
恢复余数法
两负数：
不恢复余数法
加减交替法
溢出的判别方法
采用一位符号位
采用双符号位
浮点数的表示
加减运算
符号扩展和零扩展
零扩展：高位直接补0的扩展，如1111变成00001111，补0并不影响计算结果，这个很好理解，但如果二进制数带了符号，就不一样了，因为最高位是符号位，所以1111就总一个负数，变成了一个正数00001111，由此，产生了符号扩展
符号扩展： 高位直接补符号位，如0111扩展成00001111，而1000扩展成11111000
有无符号比较（标志CF）
进位/借位标志 CF、 零标志 ZF、 符号标志 SF 和 溢出标志 OF
有符号的运算：
无符号运算：
三、存储器
概念
存储器的分类
DMA方式
由于I/O设备不断增多，如果它们与存储器交换信息都通过CPU来实现，这将大大降低CPU的工作效率。为此，出现了I/O与存储器的直接存取方式（DMA）。
译码驱动
线选法（一次选一行）
重合法（一次选一个）
DRAM的刷新
一般要求在一定的时间内，对动态RAM的全部基本单元必须作一次刷新，这个时间称为刷新周期，也叫再生周期，一般取2ms。
集中刷新
分散刷新：没有死区，加长了存取周期，降低了整机速度。
异步刷新：将刷新安排在指令译码阶段，不会出现“死区”。
SRAM和DRAM的区别
主存容量扩展
字扩展为：加行
位扩展为：加列
存储器的校验
奇偶校验
循环冗余校验
汉明码
多模块存储器
单体多字存储器
多体高位交叉存储器
多体低位交叉存储器
两级缓存和分立缓存
两级缓存：第一级缓存放在主存，第二级缓存放在CUP。
分立缓存：缓存中指令和数据分开存放。
映射
直接映射
全相联映射
组相联映射
替换算法
最近最少（LRU）算法
四、指令系统
扩展操作码
数据寻址
立即寻址
不用找操作数。
获取操作数最快。
直接寻址
在主存找一次操作数。
隐含寻址
操作数被隐藏在acc。
间接寻址
在主存多次寻址操作数。
寄存器寻址
在寄存器找操作数。
为了缩短指令中某个地址段的位数。
寄存器间接寻址
各在寄存器、主存找一次操作数。
基址寻址
采用专门寄存器或通用寄存器作为基址寄存器。
变址寻址
采用变址寄存器。
最适合按下标顺序访问一维数组元素。
相对寻址
堆栈寻址
五、输入输出系统
程序查询方式
程序中断方式
DMA方式
六、控制单元
取指周期
间址周期
执行周期
非访存指令
访存指令
转移指令
中断周期
控制单元的外特性
控制单元的功能
建立数据通路
数据通路：数据在功能部件之间传送的路径。
运算器和寄存器之间的数据传送路径称为CPU内部数据通路 ；CPU内部数据通路有总线方式和专用数据通路两种，总线方式又有单总线、双总线和多总线等形式。
专用数据通路
CPU内部总线方式
CU外特性
微操作的节拍安排
微指令格式
水平型微指令
垂直型微指令
微指令的编码方式
直接编码
字段编码
