计算机组成原理一些要背的内容

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1.1冯诺依曼的存储程序的计算机设计基本思想如下：

• 用二进制形式表示数据和指令；指令由操作码和地址码组成。
• 采用存储程序，即把编写好的程序和原始数据预先放入计算机主存储器中，使计算机工作时能连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令并执行，从而自动完成预定的任务；即“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。
• 指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。
• 计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成，并规定了五大部件的基本功能。
• 计算机以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成。

冯诺依曼提出的二进制表示、程序存储和程序控制依然是普遍遵循的原则。

1.2计算机硬件系统的主要指标有哪些？

计算机硬件系统的主要指标：机器字长、存储容量、运算速度、可配置的外观、性能价格比、可靠性、可维修性和可用性。

1.3什么是机器字长？它对计算机性能有何影响？

机器字长：指CPU一次能处理的数据的位数。通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高，但其相应的硬件成本也越高；机器字长也会影响计算机的运算速度。

1.4什么是存储容量？什么是主存储器？什么是辅助存储器？

存储容量：指能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。一般包含主存容量和辅存容量。

主存储器：指CPU能通过地址线直接访问的存储器，如RAM、ROM等，用于存放CPU正在执行或要执行的程序和数据；

辅助存储器：是主存储器以外的存储器，如磁盘、U盘等，用于存放备用的程序和数据。

1.5计算机硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？

计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成.

运算器：算数运算和逻辑运算。

存储器：存储程序和数据。

控制器：执行程序，控制全机各部件协调运转。

输入设备：将外界的信息转换为计算机能识别的二进制代码。

输出设备：将计算机处理结果转换成仁焖或其他设备所能接收的形式。

1.6 CISC的特点

CISC指令系统的主要特点如下。

• 指令系统：指令系统复杂，具体表现为指令条数多、寻址方式多、指令格式多。指令条数通常有上百条，寻址方式有5种以上，而且每个地址码都有多种寻址方式，各种指令都可以访问存储器，指令格式一般多于4种。
• 处理器：CPU采用微程序控制实现指令的执行；有较多的专用寄存器，如变址寄存器、各种段基址寄存器、状态寄存器等，通用寄存器少，指令执行需要经常访问存储器，故平均指令周期长，大多数指令需要多个时钟周期完成。
• 性能：由于指令丰富，程序员编程时有较大的选择空间，缩短了汇编指令条数。但是，由于采用较多的复杂指令，指令字增长，格式增多，大大增加了指令译码难度，延长了译码时间，降低了指令执行速度，同时编译程序难以用优化措施生成高校的目标代码程序，系统执行效率低。

1.7 RISC特点

RISC指令系统的主要特点如下。

• 指令系统：指令系统设计时选择一些使用频率较高的简单指令，指令长度固定且操作码位置固定，指令格式种类少，寻址方式减少且简化。但因为指令条数减少，汇编程序长度可能增加。
• 处理器：CPU种通用寄存器的数量相当多，可以减少访存次数，只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。采用流水线技术，增加指令的并行度，使得一条指令的平均执行时间小于一个机器周期。为了提高指令执行速度，以硬布线控制逻辑为主，不用或少用微程序控制。
• 性能：精简指令系统一般是由使用频率高的简单指令组成的，因此易于实现优化编译来更有效地支持高级语言程序。

1.8 CISC、RISC、后RISC指令集的区别

1.9 Cache的基本原理

Cache存储器在电脑中为高速缓冲存储器，是位于CPU和主存储器DRAM之间，是一种规模较小，但速度很高的存储器，通常由SRAM组成。工作原理是基于程序访问的局部性。它的功能是提高CPU数据输入输出的速率，它容量小但速度快，内存速度较低但容量大，通过优化调度算法，系统的性能会大大改善。 Cache通常采用相联存储器。

1.10 替换算法有多少种

随机替换算法、先进先出算法（FIFO算法）、最近最少使用算法（LRU算法）

1.11 映射算法有几种

全相联映射、直接映射、组相联映射

1.12主存储器性能指标、存储结构

衡量存储器性能的指标主要有3个：存储容量、速度、价格

存储结构：

1.13计算机系统的基本组成