熊哥保佑你 计算机组成原理复习

news2024/9/28 19:22:35

移码是符号位取反

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Cache——主存地址映像:

全相联:块号+字块内地址
直接映射:标记+行号+字块内地址
组相联:标记+组号+字块内地址

一个单元==一个字节

2路组相联:
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全相联:
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直接映射:
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CISC 和 RISC:

CISC:

  • 微程序
  • 指令字长不固定
  • 寄存器数量较少
  • 开发时间短
  • 指令更复杂

RISC:

  • 流水技术,在一个周期内完成一条指令
  • 只有 Load / Stroe 指令,指令数、寻址方式少

根据 UP 主的观点:
手机 CPU -> ARM -> RISC(更省电)
电脑 CPU -> X86 -> CISC

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吞吐比率:指令条数 / 流水线执行时间
加速比:未使用流水线执行时间 / 使用流水线执行时间

在有多个功能段的指令流水线中,流水线的时钟周期为执行时间最长的功能段执行时间。

1ns是10的-9次方秒

主频 f :K=110**3,M=1106,G=1*109
f = 1 / t(周期)

流水线完成:用执行时间最长的功能段时间作为开始和执行周期
流水线连续输入:开头周期该是什么还是什么,完成第一个执行周期后,用执行时间最长的功能段时间作为剩下流水线的执行周期

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总线带宽(最大数据传输率)=总线宽度 / 总线的时钟周期

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Cache缺失时,需要用几个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取?
公式:Cache块大小 / 每次突发传送字节

主存采用 n 体交叉存储方式,存储器总线完成一次读突发传送总线事务所需的时间是多少?
公式:总线时钟周期 + 存储周期 +( n - 1 )* 总线时钟周期 + 总线时钟周期

Cache命中,CPU 访问 4 个时钟周期

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每传送一个字符,在异步串行通信线上共需传输多少位?
公式:起始位 + 校验位 + 停止位

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中断响应阶段 CPU 进行:关中断、保存断点、引出中断服务程序

保护现场、执行中断服务程序进行数据传送

恢复现场

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CPI:指的是每条指令执行所需的时钟周期数,也称为“时钟周期数(Clocks per Instruction)”。

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冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中,CPU区分它们的依据是:指令周期的不同阶段
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三级和五级流水线的指令周期:
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写回法才有修改位,直写法没有修改位

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SRAM 通常是服务于 RAM(易失,只读存储器)
ROM(非易失,只读存储器)

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Cache命中率:

h = 命中率 = Cache 的次数 /( Cache 的次数 + 主存的次数 )

不命中时:

  1. 给存储周期:
    平均访问时间 = h * Cache 存储周期 +( 1 - h )* 主存的存储周期
  2. 给存 储/取 时间:
    平均访问时间 = h * Cache 存储时间 +( 1 - h )*( 主存的存 储/取 时间 + Cache 的存 储/取 时间 )

两者的区别:
存储周期要长一些
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效率 = Cache 的时间 / 平均访问时间 * 100%
提高的倍数 = 主存的时间 / 平均访问时间 - 1

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CRC 循环冗余校验:
案例:
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检验信息的作用:
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检验第几位出错:
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TLB、页表、Cache、主存之间的访问关系:

一般用 Page 代表页表
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寄存器:

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案例:
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流水线冲突之数据相关,RAW,WAR,WAW:

  1. 先 ADD 再 SUB:写后读
  2. 先 SUB 再 ADD:读后写

这两种情况的结果是不同的

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案例:
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流水线冲突之结构相关(资源相关)

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总线

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单重中断和多重中断执行流程:

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刷新 存储器容量 / 显存带宽

M = r * c * 帧频
M:刷新 存储器容量 / 显存带宽
r:水平分辨率 * 垂直分辨率
c:颜色位

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寄存器间接寻址

指令系统最多有多少条指令?
即有多少种指令,也就是操作码数( op )有几位,就是 2 的几次方种。

计算机最多有多少个通用寄存器?
看 Ms / Md 寄存器直接寻址方式有几个位,就有 2 的几次方个通用寄存器

存储器数据寄存器(MDR)至少需要多少位?
等于计算机字长位数

存储器地址寄存器(MAR)至少需要多少位?
等于主存地址空间大小 / 计算机字长 的位数(即2的几次方)

转移指令的目标地址范围:即计算机字长(PC)的范围

CPU速度指标

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IEEE754

对32位:数符1位 阶符8位 尾数23位
对64位:数符1位 阶符11位 尾数52位
也就是:符号位 + 指数位 + 尾数位

二进制和十进制的相互转化:
这个过程也叫规格化
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二进制转十进制:尾数位的最高位被称为“隐藏位”,为:1加小数点

随机存取、直接存取、顺序存取

直接存取:也叫半顺序存储器、先随机访问一个区,再顺序访问完这个区
磁盘

顺序存取:磁带、光盘

随机存取:半导体存储器

只读存储器(ROM):三种都有
EPROM:半导体存储器 -> 随机存储器
CD-ROM:光盘存储器 -> 顺序存取

随机读写存储器(RAM):半导体存储器 -> 随机存取 易失

操作数寻址方式

数据寻址

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立即寻址

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直接寻址

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EA = A 即有效地址等于形式地址

隐含寻址

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间接寻址

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寄存器 直接、间接寻址

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基址寻址

基址寻址在多道程序中极为有用
EA = A + (BR)
BR:偏移地址
BR 不变,A 变
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左边是隐式,右边是显式

变址寻址

A 不变
IX 变,常用于数组循环
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左边是隐式,右边是显式
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相对寻址

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堆栈寻址

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进栈、出栈解析:
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逻辑表达式转移条件

进位/借位标志CF:1为有结尾,0为无借位
零标志ZF:1为结果是零(即两数相等),0为结果不是零(两数不相等)
符号标志位SF:0为正数,1为负数
溢出标志位OF:1为溢出,0为未溢出

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