以下完全为个人总结——若发现问题请下方评论，定回
I/O
- 主机主频 50MHz （50M个时钟周期）/s
- CPI m （m个时钟周期）/每执行一条指令
- MIPS 50M/m （主机每秒执行的指令数）
- 外设数据传输率 nB/s
- 总线带宽 32位或以32位传输 即每传输32位的数据请求一次
- (nB/s)/4B=n/4 (每秒发出的请求次数)--4B即上面的32位
- 交换块16B或数据16B，则传输一次需 16/n s，那么一秒钟传输n/16次
- 求占cpu时间百分比时，若用时钟周期来求，则分母可由cpu主频得知50M个时钟周期，分子具体情况具体求。
- 关于终端屏蔽，根据屏蔽字得到的优先级，在运行过程中起作用，而计算机的实际启动顺序仍按照硬件优先次序进行（即中断响应优先级），只不过启动后各中断会根据屏蔽字优先级进行抢占处理（即中断处理优先级）。
- 程序查询方式-中断方式-DMA方式比较
DMA方式对CPU的占用最少，即对CPU的影响是最小的，其次中断方式，次之程序查询 - 中断处理流程
（中断隐指令部分，硬件直接实现，并非指令无操作码）
关中断-保存断点-引出中断服务程序(取出终端程序入口地址送至pc）
（中断服务程序内部）
保存现场和屏蔽字-开中断-执行中断服务程序-关中断-恢复现场和屏蔽字-中断返回，开中断 - VRAM容量（显存容量）
VRAM容量=分辨率 * 灰度级 * 帧频 ，例如 1280 * 1080 * 24bit * 85(Hz) - 颜色数 256=2^8 即8位灰度级
-
磁盘结构
单片盘片
立体3D结构
存储容量=磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数
数据传输率Dr=磁盘转数r/s * 每条磁道容量 N个字节 即 Dr=r * N;
面密度=位密度（单位磁道长度记录二进制代码位数）* 道密度（半径方向单位长度的磁道数）；
- 若磁盘 120r/s 则 平均查询扇区时间为（1/120）/2 （存取一个扇区的平均延迟）即旋转半周的时间；
- 读一个扇区中数据所用时间=找磁道的时间+找扇区的时间+磁头扫过一个扇区的时间；
找磁道的时间：一般选磁头在磁盘半径方向移动1/2个半径所用的时间的平均值；
找扇区时间：一般选用磁盘旋转半周所用的时间为平均值；
磁头扫过一个扇区时间:磁盘转一圈的时间/磁盘的扇区数； - 磁盘阵列 -通过同时使用多个磁盘提高传输率，通过并行存储提高数据吞吐量，通过镜像提高安全性，通过数据校验提供容错能力
总线
- 半同步通信总线（拥有同步通信及异步通信的特点）
异步总线中引入时钟信号，其就绪及应答信号皆在时钟的上升沿或下降沿有效，不受其他时间的信号干扰；例如 PCI总线； - 分类： 时序上 同步/异步 数据传输格式 并行/串行
- 通信总线也称外部总线
- 猝发传送（突发传送）
一个总线周期内，传送存储地址连续的多个数据字； - 单总线 双总线 三总线
单总线并不是只有一根信号线可分为（地址、数据、控制）
-系统总线
-主存总线、I/O总线
-主存总线、I/O总线、DMA总线 - 总线带宽=总线频率*总线宽度；
- 总线频率=总线时钟频率/（一个总线周期中的时钟周期数）；
- 总线宽度 - 总线位宽，通常指数据总线的根数
- 总线时钟周期=1/总线时钟频率；
- 总线仲裁 -集中/分布式
链式 - 三根控制线 BS BR BG
计数器定时查询 - n个设备需要 （ceil）logn+2 根设备地址线
独立请求 - 2n+1控制线
分布式即自己分别处理自己的模块，最后通过博弈选出最终模块 - 同步定时 - 统一的时钟信号
- 异步定时 - 无统一时钟 用握手信号实现定时与控制
不互锁、半互锁、全互锁
区分：发出信号后是否必须等待回应才能继续； - 总线标准
ISA EISA VESA PCI PCI-Express
USB（Universal Serial Bus）总线 （通用串行总线）
AGP（加速图形接口）
局部总线 -VESA PCI AGP
CPU
- 运算器 - 数据加工处理的中心
ALU、暂存寄存器、ACC、通用寄存器、PSW、移位器、计数器（CT） - 控制器
PC、IR、MAR、MDR、指令译码器、时序系统、微操作信号发生器 - IR MAR MDR对用户透明
- 机器字长 - CPU一次能处理数据的位数
- PC的位数 - 取决于存储器容量
计算机内存容量大小 由地址总线决定
MAR位数和PC相同 - 指令周期 - 取出一条指令并执行完的全部时间
取指周期 + 间址周期+执行周期+中断周期 （并不是每个指令周期都有中断周期）
对应四个机器周期 - 一个指令周期 - n个机器周期（也称cpu周期） - n * m个时钟周期
- 时钟周期 - 计算机运行的最基本的时序单位
- 指令 即机器指令（完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作）；
- 机器周期通常由存取周期确定 （即计算机完成一个基本操作的时间）
- 存储器进行一次读或写为存储器访问时间，连续两次独立的读或写所需最短时间为存取周期（主存周期）
- 指令字长一般为存储字长的整数倍（即n * 存储字长），n=1 时则等于机器周期
- 指令字长与机器字长没关系，它取决于操作码长度，操作数地址长度，和操作数地址的个数；
- 中断周期中的入栈操作是sp-1，向低地址增加；
- 单指令周期/多指令周期/流水线
单 - 串行 固定时钟周期
多 - 串行 不固定时钟周期
流 - 一种并行方案 - 硬布线控制器 - 组合逻辑控制器 执行速度快但不可修改
- CPU数据通路结构三种 （CPU内部（各寄存器及运算部件之间）与系统总线（计算机内各功能部件）不同）
CPU内部单总线、CPU内部三总线、专用数据通路 - 单总线CPU中ALU仅有一个输入端与总线相连，另一输入端通过暂存器与总线相连
- CU - 控制单元
其输出结果受到 IR、时序系统、执行单元反馈标志 影响 - 三态门 -控制其所在通路的连接与断开
基本的微操作
取指周期
PC->MAR //pc中取地址送入MAR
1->R //主存读操作
M(MAR)->MDR //主存将读取到数据（指令）送入MDR
MDR->IR //MDR将指令送入IR
OP(IR)->CU //操作码译码后送入控制单元
PC+1->PC //PC自增
微程序中需增加
Ad(CMDR)->CMAR
OP(IR)->CMAR
间址周期（即从得到的位地址的数据进行求值例如（（X））的值）
Ad(IR)->MAR
1->R
M(MAR)->MDR
执行部分视情况而定
结束后得到的结果有两种情况
1-送入主存
ACC->MDR
**MDR->M(MAR)**
2-送入累加器
(R2)->ACC //左边作为数据送入寄存器时都要加（）
- 通过ALU进行+1操作的PC
要考虑总线的占用问题，且使所用时钟周期最少
pic
PC->MAR 1->R PC->R1
M(MAR)->MDR R1+1->R2
MDR->IR OP(IR)->CU
R2->PC
- 微程序控制器 - 存储逻辑实现 - 易于扩充修改但执行慢
- 一条机器指令 - 一个微程序 - n个微指令 - n * m微操作（微命令与微操作一一对应是其控制信号）
- 一条微指令 - n微命令
- 操作控制字段即操作控制信号
- 顺序控制字段 下条微指令地址
- 微周期类似指令周期读取微指令并执行完所需的时间
- 主存 - 存数据及程序，CPU外部，RAM实现；
- 控存 - 存微程序，CPU内部，ROM实现；
- 微程序结构及功能对程序员透明
- 微程序入口地址由机器指令操作码字段形成
- 微指令编码方式
直接编码/字段直接编码/字段间接编码方式 - 微指令格式 - 水平型/垂直型
水平 - 操作控制字段+判断测试字段+后继地址段
微程序短 执行速度快，但微指令长 编写麻烦
垂直 - 微操作码+目的地址+源地址
微指令短，便于编写，但微程序长执行慢，工作效率低 - μPC与PC 不同 一个是微程序中的，一个是外部的寄存器中的不可取代
- 指令流水线
注意：并非流水段越多，指令执行越快， 流水段缓冲的开销及流水段间逻辑控制会随着增多而变复杂，
1）顺序执行 (n为指令数，前三个把段数作为3来算的)
T=3nt
2）一次重叠
T=(1+2n)t
3）二次重叠
T=(2+n)t
4）。。。
。。。。（n个指令 n-1重叠）
T=（k+n-1）t (k为指令的段数) - 相关的问题
结构相关（资源冲突）
解决方案： 暂停一个时钟周期 / 令设置存储器执行
数据相关（数据冲突）
解决方案：暂停几个时钟周期 / （不通过寄存器直接用ALU数据为输入计算）数据旁路 / 编译器调整指令顺序
控制相关（控制冲突）
解决方案：动态预测 / 加快提前形成条件码 / 提高转移方向的猜准率 - 流水线吞吐率
TP=n/(n+k-1)t; - 流水线加速比
S=T0/Tk=knt/(k+n-1)t; - 流水线效率
E=T0/Tk=(1/k) * S; - 超标量流水线
每个时钟周期并发多条独立指令，并行操作，不能调整执行顺序
例如： 采用度为4的超标量流水线处理机，执行20条指令，直接当作度为一执行20/4条指令来算 - 超流水线
一个时钟周期一个功能部件使用多次 - 超长指令字
超长的指令字，需要多个处理部件； - IF ID EX WB
取指 译码 执行 写回
在流水线中 上一条的IF没执行完下一条指令不可以进行IF - 数据相关几种具体情况
RAR (read after read) 没什么影响
RAW（read after write）
指的是 应该上一条指令对该变量的写结束后下一条指令才能对其进行读，不然独到的数据就是错的，发生了数据相关，即冲突；
WAR(write after read)
指的是 应该会上条指令写操作之后在进行读，不然读到的是错误的信息
WAW(write after write)
指令系统
- 指令 （机器指令）- 计算机运行的最小功能单位，计算机的语言系统
- 指令字长一般为存储字长的整数倍（即n * 存储字长），n=1 时则等于机器周期
- 指令字长与机器字长没关系，它取决于操作码长度，操作数地址长度，和操作数地址的个数
- 单字长、半字长、双字长指令
指的是指令长度与机器字长的长度程倍数关系时的叫法 - 定长指令结构/变长指令结构
- 指令基本格式 - 操作码字段 | 地址码字段
0地址 OP
一地址 OP+A1（既为源也为目的）
也可为隐含约定目的地址 即有两个操作数，另一个操作数来自ACC
二地址 OP+A1(源操作数)+A2（目的操作数-（保存结果））
三地址 OP+A1(源操作数)+A2（目的操作数）+A3（保存结果）
四地址 OP+A1（源操作数）+A2（目的操作数）+A3（保存结果）+A4（下址-下条指令地址） - 定长操作码指令格式
n位操作码 最大能表示2^n条指令 -
扩展操作码指令格式
Point:
不允许短码是长码的前缀
各指令操作码不重复
一般使用频率高的分配短码，使用频率低的分配长码，减少指令译码分析时间
一言难尽，上图
扩展操作码技术
- 寻址方式
指令寻址/数据寻址
指令寻址
1）顺序寻址 - 即PC+1方式
2）跳跃寻址 - JMP类指令直接修改PC下一跳地址 -受PSW及操作数控制，且目的地址分绝对地址/相对地址
数据寻址
指令格式 - 操作码 + 寻址特征 + 形式地址A （以下用#来指代寻址特征的位置，A形式地址，EA有效地址）
寻址特征指明属于哪种寻址方式
1）隐含寻址
ADD+#+A
主存中A地址中操作数送入ALU,同时ACC中的作为第二操作数也送入ALU
优点：有利于缩短指令字长； 缺点：需增加存储操作数或隐含地址硬件；
2）立即（数）寻址
则A即为操作数本身，称为立即数（补码存放）
优点：执行阶段不访问主存；缺点：A的位数限制立即数的范围；
3）直接寻址
OP+#+A
A=EA
优点：简单，一次访存，缺点：A的位数决定了寻址范围，且不易修改；
4）间接寻址
OP+#+A, A->EA(第一次读得到A的有效地址) ,Get(EA)（从有效地址中取得操作数）(一次间址，两次访存)
OP+#+A1,A1->A2,A2->EA Get(EA)(两次间址)
优点： 可扩大寻址范围；缺点：要进行多次访存；
5）寄存器寻址
OP+#+Ri
EA=Ri
优点：不访存，地址码长度小，速度快，支持向量矩阵运算；缺点：寄存器数量有限，价格贵；
6）寄存器间接寻址
OP+#+Ri ，EA=（Ri），Get（EA）
特点：比间接寻址快，但需要访存，从Ri得到EA，后从主存取操作数；
7）相对寻址
OP+#+A,EA=PC+A
优点：操作数地址不固定随PC变化，便于程序浮动，广泛用于转移指令；
JMP A 若CPU从存储器中取出nB指令则PC+n+A;
8)基址寻址（面向操作系统）
OP+#+A，BR+A->EA
OP+#+R0+A,R0+A->EA
BR(专用寄存器，基址)
R0（通用寄存器，基址）
基址不变，A变化
优点：可扩大寻址范围，利于多道程序设计，数据分配存储空间，编制浮动程序；
9）变址寻址（用户设计）
OP+#+A,IX+A->EA
IX（变址寄存器）
A不变，IX改变
优点：可扩大寻址范围，适合编制循环程序，处理数组问题；
10）堆栈寻址
存储区中读/写单元地址，由特定寄存器给出SP（堆栈指针）；
硬堆栈 - 寄存器堆栈
软堆栈 - 主存中划出的区域
此种形式指令大多为无操作数指令，隐含使用了SP；
16位补码表示范围 - 指令操作数的地址制定方式 - 大端方式/小端方式
即给出的地址为操作数的最高/最低有效字节地址 - 数据或指令的存放方式
边界对其/边界不对齐
边界对其相对边界不对其是一种空间换时间的思想 - CISC/RISC
CISC(Complex Instruction-Set computer)
指令系统复杂，庞大，数目多200以上
指令长度、格式、寻址方式、使用频度、执行时间 不固定
大多数需要多个时钟周期
大多为微程序控制器
RISC(Reduced Instruction-Set Computer)
使用使用频率高的简单指令，复杂的通过简单进行组合
指令长度固定，格式种类及寻址方式少
只有Load/Store指令访存
CPU中通用寄存器多
采用流水线技术，大部分一个时钟周期内完成，
硬布线为主
Compare CISC/RISC
1）CISC大多采用微程序控制，控存占CPU50%以上
RISC采用组合逻辑控制，硬布线逻辑占CPU10%左右
2)RISC 更能提高运算速度，指令数、寻址方式、指令格式种类少，流水线技术，通用寄存器多，运行速度快
3）RISC便于设计简单快速可靠性高
4）有利于编译程序代码优化
存储系统
- 层次分类 - 主存（内存） - 辅存（外存） - Cache(高速缓冲存储器 - 于CPU与主存间)
注意:CD-ROM不属于ROM，顺序访问方式 - RAM(随机存储器 易失性存储器)
读写方便，使用灵活，主要用于主存、Cache （分静态 - 触发器原理 ，动态 - 电容充电原理），断电后信息丢失 - ROM(只读存储器 非易失性存储器)
只读，可与RAM共同作为主存一部分，断电后信息仍存在 - 串行访问存储器
需按照物理位置的先后顺序进行寻址，存取速度慢 - 存储器容量
存储字数（存储器的地址空间大小） * 字长（一次存取操作的数据量）
存储速度（带宽）：数据传输率=数据的宽度/存储周期 - 多级存储结构
CPU - Cache - 主存 - 辅存（磁盘 - 磁带/光盘） - 主存与Cache间数据调动由硬件自动完成，对所有程序员透明
- 主存辅存间数据调动对应用程序员透明，由硬件与操作系统共同完成
- 半导体随机存储器
- 74138译码器又称为3/8译码器
- 存储元 - 存放一个二进制位的物理器件 - 存储器的最基本构件
- SRAM（Static -RAM - 易失性半导体存储器）
存取速度快、继承地功耗大，一般组成Cache - DRAM(Dynamic - RAM，易失性，需要刷新)
易集成，价位低，容量大，功耗低，速度慢，一般用来组成大容量主存
读出时为破坏性读出 ，采用传两次地址策略，所以计算时地址线复用即需要除二 - DRAM刷新方式
集中刷新： 一个刷新周期内，一段时间专门来刷新，为访存死区；
优点：读写操作不受刷新影响，系统存取速度较高；
缺点：死区不能访问存储器
分散刷新：把每行的刷新分散到各个工作周期中;
优点：无死区；
缺点：增加了存取周期长度，降低了整体速度；
异步刷新： 利用逻辑电路的请求间隔；
特点：前两种方法结合，即可缩短死时间，有充分利用最大刷新间隔为2ms的特点；
注意：刷新对CP透明 ，刷新单位为行，只需要行地址，无需输出，不需选片，所有芯片同时被刷新 - 存储器读写周期
point：读周期与读出时间不同，读周期总是大于读出时间
读操作时(WE|)为高电平；
写操作时 片选信号(CS|) (WE|)为低电平；（取反符号不会打，把杠打在边上了） - 只读存储器（ROM）
结构简单，位密度比可读写存储器高，有非易失性，可靠性高；
类型：
MROM - 不可修改出厂定好
PROM - 一次可编程只读
EPRPM - 可擦除可编程（擦除时全部擦除，再编程）
E²PROM - 电擦除
Flash Memory - 价格便宜集成度高，擦除重写速度快，且写比读要慢
SSD - 读写快，低功耗，价格贵
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