計算機組成原理復習整理

1、計算機組成原理2整理復習資料第三章多層次的存儲器P65 表 3.1P66 SRAM（靜態(tài)讀寫存儲器）和DRAM （動態(tài)讀寫存儲器）的比較SRAM存取速度快，但容量不如 DRAMP71 DRAM 刷新DRAM存儲位元是給予電容器上的電荷量存儲，這個電荷量隨著時間和溫度而減少，因此必須定期刷新，以保持它們原來記憶的正確信息。集中式刷新：DRAM的所有行在每一個刷新中期中都被刷新。分散式刷新：每一行的刷新插入到正常的讀/寫周期之中。P72 例 2 圖 3.9P73 例 3 圖 3.10RAM和ROM的區(qū)別SRAM和DRAM都是隨機讀寫存儲器，它們的特點是數(shù)據(jù)可讀可寫。ROM是只讀存儲器，工作時只能讀

2、出，不能寫入。其中存儲的原始數(shù)據(jù)，必須在它工作以前寫入。只讀存儲器工作可靠，保密性強。ROM PROM EPROM FLASW點 概念掩模ROM可編程ROMPROM 一次性編程。EPROM光擦除可編程可讀存儲器，根據(jù)需要寫入，需要更新時將元存儲內(nèi)容抹去，再寫入新的內(nèi)容。FLASH高密度非失易失行的讀/寫存儲器。高密度意味著它具有巨大比特數(shù)目的存儲容量。非易失性以為這存放的數(shù)據(jù)在沒有電源的情況下可以長期保持。模塊化存儲器編址方式：順序、交叉（工作原理，概念） 圖3.26順序：某個模塊存取時，其他模塊不工作。某個模塊出現(xiàn)故障時，其他模塊可以正常故障。添加模塊來擴充存儲器容量也比較方便。但是各模塊串

3、行工作，存儲器的帶寬受到了限制。交叉：可以實現(xiàn)多模塊流水式并行存取，大大提高存儲器的帶寬。Cache定義、功能和CPU和主存間速度、基本原理cache是一種高速緩沖存儲器，是為了解決CPU和主存速度不匹配而采用的技術。原理基于程序運行中具有的空間局部性和時間局部性的特征。cache位于CPU內(nèi)，由全硬件組成，速度快于主存Cache命中率、平均訪問時間訪問效率P92例6Nc: cache完成存取的總次數(shù)。Nm :主存完成存取的總次數(shù)h ：命中率。Nc/(Nc+Nm) tc：命中時cache訪問時間 tm：未命中時的主存訪問時間 ta： cache/主存心態(tài)的平均訪問時間。ta=h*tc+(1-h

4、)*tmr：主存慢于 cache的倍率。tm/tce：訪問效率。tc/ta=tc/( h*tc+(1-h)*tm)=1/(h+(1-h)*r)=1/(r+(1-r)*h)映射方式全相聯(lián)、直接、組相聯(lián) P96例7、8、9cache數(shù)據(jù)塊大小稱為行 Li (i=02人-1),主存數(shù)據(jù)塊大小稱為塊Bi (i=02%-1)。行與塊是等長的，每個行(塊)由k=2Aw個連續(xù)字組成。全相聯(lián)映射方式主存地址長度=s+w位(標記大小 s,字號w),尋址單元長度=行大小=塊大小=2w ,主存 的塊數(shù)=2%，標記大小=s, cache行數(shù)不由地址格式確定。直接映射方式主存地址長度=s+w位(標記大小=s-r,行號r

5、,字號w),尋址單元長度=2A(s+w),行大小= 塊大小=2人亞,主存的塊數(shù) =2人$ , cache行數(shù)=m=2Ar。組相聯(lián)映射方式主存地址長度=s+w位(標記大小=s-d,組號d,字號w),尋址單元長度=2A(s+w),行大小= 塊大小=2Aw ,主存的塊數(shù)=2As ,每組行數(shù)=k ,每組的v=2Ad , cache行數(shù)=kv寫策略P97寫回法：當CPU寫cache命中時，只修改cache的內(nèi)容，而不立即寫入主存；只有當此行被 換出時才寫回主存。全寫法：當寫cache命中時，cache與主存同時發(fā)生寫修改，因而較好地維護了cache與主存的內(nèi)容的一致性。寫一次法：寫命中與寫未命中的處理方

6、法與寫回法基本相同，只是第一次寫命中是要同時寫入主存。3.7虛擬存儲器(實地址、虛地址)虛地址(邏輯地址)：用戶編織程序時使用的地址實地址(物理地址)：計算機物理內(nèi)存的訪問地址。3種傳送方式第六章總線系統(tǒng)總線分類：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、 I/O總線總線特性：物理特性、功能特性、電氣特性、時間特性單總線多總線優(yōu)缺點、特點單總線所有的高速設備和低俗設備都掛在同一總線上，切總線只能分時工作，即某一時間只能運行一對設備之間傳送數(shù)據(jù)。連接到總線上的邏輯部件必須高速運行，一邊在某些設備需要使用總線時，能迅速獲得總線控制權；而當不再使用總線時，能迅速放棄總線控制權。否則，由于一條總線由多種功能部件共用，可能導

7、致很大的時間延遲。結構簡單，容易擴展多 CPU系統(tǒng)。多總線多總線結構體現(xiàn)了高速、中速、低俗設備連接到不同的總線上同時進行工作，以提高總線的效率和吞吐量，而且處理器結構的變化不影響高速總線?？偩€仲裁方式：集中式分布式特點集中式仲裁：鏈式查詢方式優(yōu)點：只用很少幾根線就能按一定優(yōu)先次序實現(xiàn)總線仲裁，并且這種鏈式結構很容易擴充設備。缺點：對詢問鏈的電路故障很敏感。 優(yōu)先級固定，如果優(yōu)先級高的設 備出現(xiàn)頻繁的請求時，那么優(yōu)先級低的設備可能長期不能使用總線。計數(shù)器定時查詢方式優(yōu)先級的順序是固定的， 如果從中止點開始， 優(yōu)先級相等。這樣可以方便改變有線 次序，但是是以增加線數(shù)為代價。獨立請求方式優(yōu)點 響應時

8、間快，對優(yōu)先次序的控制相當靈活，可以通過程序來改變優(yōu)先次序，可以用屏蔽某個請求的辦法，不響應來自無效設備的請求。分布式仲裁：每個功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器，有總線請求時，把唯一的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器講中拆總線上得到的號與自己的號進行比較，如果仲裁總線上的號大，則他的總線請求不予響應，并撤銷仲裁號。獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。PCI總線 P200同步時序協(xié)議集中式仲裁策略支持無線的猝發(fā)式傳送第七章外存與I/O設備外圍設備組成：存儲介質(zhì) 驅動裝置 控制電路分類：輸入設備 輸出設備 外村設備 數(shù)據(jù)通信設備 過程控制設備磁盤上的信息分布信息指標（道密度位密度）例1存儲密度

9、道密度：眼磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)。道/英寸。位密度：刺刀單位長度上能記錄的二進制代碼位數(shù)。位/英寸。面密度：位密度和到密度的乘積。位 /平方英寸Ta平均存取時間Ts平均找道時間1/2r平均等待時間r磁盤旋轉速率 N每磁道字節(jié)數(shù) b傳送的字 節(jié)數(shù)Ta=Ts+1/(2*r)+b/(r*N)Dr數(shù)據(jù)傳輸率D位密度v磁盤旋轉的線速度 磁盤選才i速度n轉/秒磁道容量N個字節(jié)Dr=nN=Dv顯示P224分辨率是指顯示器所能表示的像素個數(shù)。取決于顯像管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力。像素越高，分辨率越高，圖像越清晰?；叶燃壥侵负诎罪@示器中所顯示的像素點的亮暗差別，在彩色顯示器中表

10、現(xiàn)為顏色的不同。取決于每個像素對應刷新存儲器單元的位數(shù)和CRT本身的性能?；叶燃壴蕉啵瑘D像層次越清楚逼真。第八章輸入輸生系統(tǒng)P236信息交換方式 軟/硬件 實行適用于。程序查詢方式軟件CPU的操作和外圍設備的操作能夠同步，而且硬件結構比較簡單。CPU浪費很大。僅適用于單片機和數(shù)字處理機 DSP。程序中斷方式軟件外圍設備通知 CPU送出輸入數(shù)據(jù)或接受輸出數(shù)據(jù)的一種方式。適用于隨機出現(xiàn)的服務，并且一旦提出要求，應立即進行。微機。直接內(nèi)存訪問(DMA )方式硬件適用于內(nèi)存和告訴外圍設備之間大批數(shù)據(jù)交換的場合，微機。通道方式硬件大型計算機。P240中斷方式P242 圖 8.6BS工作標志觸發(fā)器RD中斷

11、觸發(fā)器 準備就緒的標準 做好一次數(shù)據(jù)的接受或傳送1EI允許中斷觸發(fā)器某設備可以向CPU發(fā)出中斷請求1 (軟件控制是否允許設備發(fā)出 中斷請求)IR中斷請求觸發(fā)器 某設備發(fā)出了中斷請求 1IM中斷屏蔽觸發(fā)器1 CPU不受理外界的中斷P243單級中斷 多級中斷 保護現(xiàn)場信息堆棧好處：控制邏輯簡單，保存和回復限產(chǎn)的過程按先進后出順序進行；每一級中斷不必單獨設置現(xiàn)場保護區(qū)，各級中斷限產(chǎn)可按順序放在同一個棧里。P251 DMA傳送方式原理、優(yōu)點DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制，數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU,而直接在內(nèi)存和I/O設備之間進行。DMA和CPU分時使用內(nèi)存：1、停止CPU訪內(nèi)2、周期挪用3、DMA與CPU交替訪 內(nèi)P258通道P260工作方式選擇、多路基本思路選擇通道用于連接高速外圍設備（磁盤磁帶），以數(shù)據(jù)塊方式船速。由于傳輸率很高，所有職位 一臺設備符文是合理的。但是這類設備的輔助操作時間很長。多路通道數(shù)組多路通道當某設備進行數(shù)據(jù)傳送時，通道只為改設備服務。當設備執(zhí)行尋址，通道暫時斷開與這 個設備的連接，掛起該設備的通道程序，去為