计组一

计组一

七月 26, 2021

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主存储器的基本组成

存储体，MAR（MAR位数反应存储单元的个数，最多支持多少个）,MDR（MDR位数=存储字长=每个存储单元的大小）

存储体 存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码

存储字：存储单元中二进制代码的组合 存储字长：存储单元中二进制代码的位数

存储元：存储二进制的电子元件，每个存储元可存1bit

运算器的基本组成

ACC:累加器，用于存放操作数，或运算结果。

MQ:乘商寄存器，在乘，除运算时，用于存放操作数或运算结果。

X：通用的操作数寄存器，用于存放操作数。

*ALU:算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算数运算，逻辑运算。

控制器的基本组成

*CU:控制单元，分析指令，给出控制信号

IR:指令寄存器，存放当前执行的指令

PC：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动加1功能

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工作过程

初始：指令，数据存入主存，PC指向第一条指令；从主存中取指令放入IR,PC自动加1，CU分析指令，CU指挥其他部件执行指令

计算机层次结构

五层：M0：微程序机器（执行微指令），M1：传统机器（执行机器语言指令），M2：操作系统机器（向上提供广义指令），M3：汇编语言机器（执行汇编语言），M4：高级语言机器（执行高级语言）

存储器的性能指标

总容量=存储单元个数 * 存储字长 bit=存储单元个数 * 存储字长/8 Byte

CPU主频：CPU内数字脉冲信号振荡的频率

CPU主频（时钟频率）=1/CPU时钟周期

CPI：执行一条指令所需的时钟周期数 执行一条指令的耗时=CPI*CPU时钟周期

CPU执行时间=CPU时钟周期/主频=（指令条数*CPI）/主频

IPS:每秒执行多少条指令 IPS=主频/平均CPI

FLOPS:每秒执行多少次浮点运算

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奇偶校验码

奇校验码：整个校验码（有效信息位和校验位）中“1”的个数为奇数

偶校验码：整个校验码（有效信息位和校验位）中“1”的个数为偶数

总线

总线的概念

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。

总线上信息的传送：串行，并行

总线的分类

1.片内总线 芯片内部的总线

2.系统总线 计算机各部件之间的信息传输线

数据总线 双向 与机器字长，存储字长有关 地址总线 单向 与存储地址，I/O地址有关

控制总线 有出 有入

3.通信总线 用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表，移动通信等）之间的通信

传输方式：串行通信总线 并行通信总线

总线特性及性能指标

总线特性：1.机械特性（尺寸，形状，管脚数及排列顺序） 2.电气特性（传输方式和有效的电平范围）

3.功能特性（每根传输线的功能<地址，数据，控制>） 4.时间特性（信号的时序关系）

总线的性能指标：1.总线宽度（数据线的根数）2.标准传输率（每秒传输的最大字节数） 3.时钟同步/异步（同步，不同步） 4.总线复用（地址数与数据线复用） 5.信号线数（地址线，数据线和控制线的总和） 6.总线控制方式（突发，自动，仲裁，逻辑，计数） 7.其他指标（负载能力）

总线的结构

多总线结构：1.双总线结构 2.三总线结构 3.三总线结构的又一形式 4.四总线结构

总线控制

BS-总线忙，BR-总线请求

总线通信控制

1.目的：解决通信双方 协调配合 问题

2.总线传输周期：申请分配阶段（主模块申请，总线仲裁决定），寻址阶段（主模块向从模块 给出地址和命令），传数阶段（主模块和从模块 交换数据），结束阶段（主模块 撤消有关信息）

总线通信的四种方式：同步通信（由统一时标控制数据传送），异步通信（采用应答方式，没有公共时钟标准），半同步通信（同步，异步结合），分离式通信（充分 挖掘系统总线每个瞬间的潜力）

前三种通信的共同点：一个总线传输周期（以输入数据为例） 主模块发地址，命令（占用总线），从模块准备数据（不占用总线），从模块向主模块发数据（占用总线）

分离式通信：一个总线传输周期 子周期1（主模块申请占用总线，使用完后即放弃总线的使用权），子周期2（从模块申请占用总线，将各种信息传至总线上）

分离式通信特点：1.各模块有权申请占用总线 2.采用同步方式通信，不等对方回答 3.各模块准备数据时，不占用总线 4.总线被占用时，无空闲

存储器

存储器分类

1.按存储介质分类

（1）半导体存储器 TTL,MOS （2）磁表面存储器 磁头，载磁体 （3）磁芯存储器 硬磁材料，环状元件 （4）光盘存储器 激光，磁光材料

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（在程序的执行过程中可读可写） 只读存储器（在程序的执行过程中只读）

（2）存取时间与物理地址有关（串行访问） 顺序存取存储器（磁带） 直接存取存储器（磁盘）

3.按在计算机中的作用分类

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半导体随机存取存储器

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数据寻址

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CPU的控制方式：产生不同微操作命令序列所用的时序控制方式。

1.同步控制方式：整个系统所有的控制信号均来自一个统一的时钟信号。优点控制电路简单，缺点运行速度慢

2.异步控制方式 3.联合控制方式

微程序

工作原理：事先把微操作控制信号存储在一个专门的存储器（控制存储器）中，将每一条机器指令编写成一个微程序，这些微程序可以存到一个控制存储器中，用寻址用户程序机器指令的方法来寻址每个微程序中的微指令。

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1.微命令与微操作：微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的执行过程。

2.微指令与微周期：微指令是若干微命令的集合，微周期通常指从控制存储器中读取一条微指令并执行相应的微操作所需的时间。

3.主存储器与控制存储器：主存储器用于存放程序和数据，在CPU外部，用RAM实现；控制存储器用于存放微程序，在CPU内部，用ROM实现。

4.程序与微程序：程序是指令的有序集合，用于完成特定的功能；微程序是微指令的有序集合，一条指令的功能由一段微程序来实现。