发布时间 : 星期五 文章东秦计算机组成结构复习总结更新完毕开始阅读
组成与结构复习重点
第一章
1. 冯?诺依曼机的特点
2. 计算机的硬件组成（5大部件及各自的作用） 3. 计算机系统的层次结构（5层层次图） 4. 计算题 第二章
1. 模4补码的加减法计算及判溢 2. 定点数、浮点数表示范围的计算 3. 定点数原码一位乘法 4. 补码一位乘法规则 5. 浮点数的加减法规则 6. 运算器的概念、部件等 第三章
1. 主存储器的基本组成及工作过程（读写过程）
2. 静态RAM(SRAM)与RAM(DRAM)各自的特点，两者的比较 3. 存储容量的扩展
4. 存储系统的层次结构图及每层的作用
5. Cache的地址映像方法（直接映像、组相联映像）（计算主存地址、Cache地址、映像函数、地址对应关系）（参见课件中的例题） 第四章
1. 指令的格式（指令的组成部分） 2. 操作码的扩展方法 3. 寻址方式 4. 指令综合分析 第五章
1. CPU的功能 2. 控制器的功能
3. 控制器的主要组成部件及其作用 4. 控制器控制指令执行的基本过程 5. 微程序控制器的组成框图、工作原理 6. 微流程设计（根据给出的模型机，设计指令周期的流程，包括微操作及相应当控制信号）（参见课件中的例题） 第七章
1. 输入输出系统的基本功能 2. 输入输出设备的编址方式
3. I/O数据传送的5种控制方式
4. 中断的概念、中断的类型、中断的一般处理过程（图）、多重中断处理过程（画图） 5. DMA的概念、数据传送过程、 DMA的特点 第八章
1. 流水线的性能分析
吞吐率、加速比、 效率
第一章
一、冯.诺依曼机的特点
1. 计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备组成；
2. 指令和数据同时存放在存储器中，并可按地址访问。指令象数据一样可以修改； 3. 指令和数据用二进制编码；
4. 指令由操作码与操作数两部分组成；
5. 指令在存储器中按执行顺序存放，通常程序是顺序执行； 6. 指令和数据用二进制编码；
7. 机器以运算器为中心（现代计算机以存储器为中心）。以运算器为数据流动中枢，以控制器为控制命令中枢．
8.其工作原理的核心：存储程序与程序控制． 二、计算机的硬件组成（5大部件及各自的作用）
1.运算器：用来完成算术运算和逻辑运算． 2.存储器：用来存放数据和程序．
3.控制器：用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果．
4.输入／输出设备：用来相互转换人们熟悉的信息形式和机器能识别的信息形式． 三、计算机系统的层次结构（5层层次图）？
四、计算机的性能指标及计算 １.Amdahl定律（加速比）：
系统中某一部件由于采用某种改进的执行方式后，整个系统的性能提高了，其衡量指标为加速比。
Amdahl（阿姆达尔）定律可表示为： Sp：加速比；
Te：采用改进措施前执行某任务系统所用的时间； T0：采用改进措施后所需的时间；
fe： 被改进部分的执行时间占的百分比大小；
re: 性能提高的倍数。
例1：计算机执行某测试程序，其中含有大量浮点数据的处理操作，为提高性能可以采用两种方案，一是采用硬件实现求浮点数平方根(FPSQR)的操作，可以使该操作的速度提高10倍；另一种方案是提高所有浮点数据操作(FP)的速度，使其加快2倍。同时已知FPSQR操作时间占整个测试程序执行时间的20%，而FP操作占整个执行时间的50%，现比较两种方案。
解：按两种情况求出其加速比：
例2，若考虑将系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理使用时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？
2.CPU执行程序所用的时间： Tcpu=IN＊CPI ＊Tc (CPI为执行一条指令所需要的时钟周期)
例1：
某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作,其它指令只对寄存器进行操作，根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI数如下: 求：上述情况的平均CPI。
CPI=1×0.43+2×0.21+2×0.12+2×0.24 =0.43+0.42+0.24+0.48=1.57
例2：
如果FP操作比例为25%，FP的平均CPI FP=4，其他指令的平均CPI(它) 为1.33，FPSQR操作比例为2%，而FPSQR的CPIFPSQR=20，改进的方案有二：一是提高FP操作的速度，使其增加一倍即CPIFP改=2，一是提高FPSQR的速度10倍，即CPIFPSQR改=2，试比较两个方案，求解：其中设定IN与TC都是不变的，在此基础上求出改进前后所具有的CPI值，进行比较。
解：CPI（原）=
=（4?0.25）+(1.33?0.75)=2
采取以下两种方案进行改进:
方案1： 改进所有浮点操作指令使FP的平均CPI值提高一倍，即: CPIFP(改)=2 整个程序在改进后的值为： CPI (改)=(2×0.25)+(1.33×0.75)=1.5 或
CPI (改)=CPI(原)-0.25×(CPIFP(原)-CPIFP(改)) =2.0-0.25×(4-2)=1.5
方案2：只改进FPSQR指令，使其CPI值提高10倍，即CPISQR(改)=2 整个程序改进后的值应为：
CPI(改)=CPI(原)-0.02×(CPIFPSQR(原)-CPIFPSQR(改)) =2-0.02×(20-2)=1.64 两者比较还是方案1更好些
例3：
A机执行的程序中有20%转移指令(2TC)，转移指令都需要一条比较指令(1TC)配合，其他指令1TC。B机中转移指令包含比较指令，但TC比A机慢15%。A机、B机哪个工作速度快？
A机：TCPUA=INA×(0.2×2+0.2×1+0.6×1)×TCA=1.2 INA× TCA
B机：TCPUB=0.8INA×((0.2/0.8)×2+(1- 0.2/0.8)×1)×1.15TCA =1.15 INA×TCA
结果：B机比A机工作速度快。 注意：不能仅按主频衡量系统性能。