南京大学—计算机专业考研复习资料—计算机组成原理 笔记.pdfVIP

计算机组成原理

《计算机组成与系统结构》袁春风清华大学出版〃ISBN978-7-302-21905-7

第1章、计算机系统概述

1.计算机硬件的发展：第一代一子管；第二代一晶体管；第三代一中小规模集成路：第四代一超大规模IC：

2.冯•诺依曼体系结构：控制器，运算器，存储器和输入/输出设备5部分；指令和数据用二进制表示，两者均存放

在存储器中，按地址访问：指令由操作码和地址码组成；采用“存储程序”的方式工作；传统的计算机的组织结构

以运算器为中心，现在发展为以存储器为中心；

3.软件和硬件的分界面是指令集体系结构ISA；

4.计算机的层次结构：应用程序,高级语言，汇编语言，操作系统，机器语言（，微指令语言）；

5.基本性能指标：程序的响应时间，系统的吞吐率；CPU的基本性能参数：时钟周期C（PU中最小的时间单位）、主

频（时钟周期的倒数）、CPI执（行指令所需的时钟周期，与特定指令相关；对CPU或程序，取加权平均值）；

CPU执行时间是时钟周期，CPI和指令条数三者的乘积；MIPS（定点指令数）、MFLOPS（浮点运算次数）；基准程序;

类型说明

时钟周期/节拍CPU中最小的时间单位，主频的倒数

机器周期/CPU周期执行指令的基本操作（取指，译码等）所需时间，含多个时钟周期，现代已不多用此概念

［微指令周期

读出并执行一条微指令的时间，一般即机器周期

指令周期取出并执行一条指令所需时间，含多个时钟周期

存取时间又称存储器访问时间，完成次读/写的时间

存取周期/存储周期进行连续两次独立的存储器操作所需的最小间隔，一定大于存取时间

总线周期CPU通过总线对主存或10端口进行一次访问的时间

第2章、数据的机器级表示

1.从ISA的层次来看，计算机底层的机器级只有几类简单的基本数据类型，由它们可以组合成各种复杂类型的数据；

2.二进制一十进制：若有n位整数，m位小数，按权展开，为EIL瓦•251+2；2仇・27；

十进制整数一二进制：除2取余，倒序排列；十进制小数一二进制：乘2取整（舍掉整数），顺序排列，最后在前

而加卜0.口口（可能需要近似）：若戴有整数,也有小数.整数和小数分别转换后合并即可：

3.定点数一原码：二进制绝（对值）的真值，在最高位加1位符号位；有+0和-0；加减运算需区分符号位；定点原

码小数用来表示浮点数的尾数部分；后面提到的真值也都是指绝对值；

反码：正数的反码与原码相同，负数的反码是真值按位取反：同样有+0和-0：很少使用；

补码：定点整数和小数的正数的补码均与原码相同；负数，定点整数的补码是反码+1,即真值按位取反后（末位）

+1（昔进位）；0的编码是唯一的，负数的个数比正数多1个，即n位补码（1位符号+（n-1）位数值）的范围为

一2-二〜0〜（2〃T一“；如-1,n位补码为2〃-1（%2n）=11...1（n个1）；定点小数的补码是即真值按位取反，

末位+1（带进位），表示的范围为一1工乂〈1：-1作为小数的门位补码为2-1=1.00...04（1个0）：加减运算不

必区分符号位，与数值位一同参与运算；实质是模2n运算；整数利小数不能合并求补码，需单独处理；

移码；只适用于表示整数，n位真值加上偏置常数/一1，使所有值都为非负整数，主要用于表示浮点数的阶；一个

数的移码是其补码最高位取反，其余位不变；

4.同样的位数，浮点数