水平型微指令与垂直型微指令的比较

  1. 水平型微指令并行操作能力强，指令高效，快速，灵活，垂直型微指令则较差。
  2. 水平型微指令执行一条指令时间短，垂直型微指令执行时间长。
  3. 由水平型微指令解释指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点。垂直型微指令则相反。
  4. 水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说，比较容易掌握。

RISC

精简指令计算机。

特点：指令条数少；指令长度固定，指令格式和寻址种类少；只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作均在寄存器之间进行。


硬布线控制器


PCI总线

PCI总线是一种树型结构，并且独立于CPU总线，可以和CPU总线并行操作。PCI总线上可以挂接PCI设备和PCI桥片，PCI总线上只允许有一个PCI主设备，其他的均为PCI 从设备，而且读写操作只能在主从设备之间进行，从设备之间的数据交换需要通过主设备中转。


指令周期


CPU从主存中取出二进制代码

从时间来说：取指令事件发生在“取指周期”；数据事件发生在“执行周期”

从空间来说：取出的代码是指令，一定送往指令寄存器（控制器）；取出的代码是数据，一定送往数据寄存器（运算器）


原码、补码、反码

原码补码反码及真值

> 原码→真值，符号位直接变为+-
> 补码→真值，符号位要算作某个数

原码、补码乘除法

看一眼就懂了


★CRT

例题：CRT分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量是？

$256 = 2^8$，即8位，1字节

$1024×1024×1B=1MB$


CPU寄存器

数据寄存器DR：数据缓冲寄存器，作为CPU和主存、外设之间信息传输的中转站，用以弥补CPU和主存、外设之间操作速度上的差异

指令寄存器IR：保存当前正在执行的一条指令

程序计数器PC：指出下一条指令在主存储器中的地址

地址寄存器AR：保存CPU当前访问的主存单元的地址

累加寄存器AC：通用寄存器

程序状态字寄存器PSW：表征当前运算的状态及程序的工作方式


补码运算


★cache和主存

cache的命中率 $h = \frac{访问cache的次数}{访问cache和主存的总次数}$

主存系统的效率 $e = \frac{访问cache的时间}{平均访问时间}$

设访问cache的时间为$t_c$，访问主存的时间为$t_m$，则$e = \frac{t_c}{h × t_c + (1-h) ×t_m}$

> 注意：两个时间都不是存取周期，只能利用存取周期求解出两个访问时间之间的倍数关系，然后设未知数进行运算

主存和cache同时访问，命中则访问cache，不命中则访问主存

例题


★分析指令格式及寻址方式

指令寻址方式总结

例题（背住！！！）

寄存器-寄存器：RR型指令

寄存器-存储器：RS型指令


变址寻址一个操作数在寄存器中，一个操作数在存储器中（变址寄存器+位移量A），是RS型指令


更全面的指令系统知识点



★磁盘存储器

$磁盘存取时间 = 平均查找时间 + 平均等待时间$ 平均等待时间记得除以2

$磁盘容量 = 记录面数量 × 磁道数量 × 每道信息量$

$最高位密度（最小半径），最低位密度（最大半径）$

$数据传输率 = 转速（r/s为单位）×每道信息量$

$平均等待时间 = \frac{1}{2}×一秒多少转 =\frac{1}{2}×\frac{1}{转速}$

还是看看作业题吧


★IEEE754

短浮点数：数符位数：1 阶码位数：8 尾数位数：23 偏置值：127

规格化短浮点数的真值为$(-1)^s ×1.M×2^{E-127}$

阶码部分用移码表示，移码E = 真值+偏置值

尾数隐含最高位1


结果规格化

浮点数的表示 —— 基本格式、规格化、表示范围

规格化：最高位与符号位相反

先判断结果是不是规格化，如果不是则执行如下操作

  1. 若结果的符号位为11或00，则进行左规，即尾数左移或小数点右移，阶码在原有基础上减去移动位数
  2. 若结果的符号位为10或01，则进行右规，即尾数右移或小数点左移，阶码在原有基础上加上移动位数

> 观察符号位，溢出则算术右移，不溢出则算数左移

★CPU地址线、数据线

数据线条数 = 字长位数

地址线n条，则存储单元个数为$2^n$

系统程序区ROM，系统程序工作区RAM，用户程序区RAM

例题，解释得很清楚 注意一些细节问题应该就没事了，细节可以看这个视频，同一道题

另一道例题，很神奇

考试不允许拍照上传，只能手敲，看起来不用复习画图题了（微笑）


★cache-主存地址映射

cache-主存地址映射知识点+例题分析


★虚拟内存

$页编号长度 = 地址位数-偏移值位数$

有效位：表明此逻辑页是否已存储在主存中

虚拟内存-例题


一些可能不重要的概念

> 主存储器和CPU之间增加cache的目的是解决CPU和主存之间的速度匹配问题。
> 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用隐含寻址方式。
> 广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器，前者的速度比后者快，但存储容量不如后者高。
> 形成指令地址的方式：指令寻址方式、顺序寻址方式、跳跃寻址方式。
> 微型机的标准总线从16位的ISA总线，发展到32位的EISA总线和VESA总线，又进一步发展到64位的PCI总线。
> 为了实现运算器的高速性，采用先行进位、阵列乘除法等并行技术。
> 位操作类指令的功能是对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置。
> 操作控制器的功能是从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生有关的操作控制信号，以解释执行该指令。
> 3.5英寸软盘记录方式采用双面高密度。
> 通道对CPU的请求形式是中断。
> 一个较完善的指令系统应包含数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、程序控制类指令、I/O类指令、字符串类指令、系统控制类指令。
> 并行处理技术已经成为计算机发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段概括起来，主要有三种形式：时间并行、空间并行、时间+空间并行。
> 为了解决多个主设备同时竞争总线，控制权必须具有总线仲裁部件。
> 磁表面存储器的主要技术指标有存储密度、存储容量、平均存取时间和数据传输速率。
> 一个完整的计算机系统应包括硬件和软件。软件又分为系统软件和应用软件两大类。
> 计算机硬件能够直接执行的语言是机器语言。
> 计算机系统中采用补码运算的目的是为了简化计算机设计。
> 在定点加减运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有溢出判断，它一般用异或门来实现。
> 在程序执行过程中，cache与主存的地址映射是由硬件自动完成的。
> 程序计数器PC用来存放当前指令的地址，每当执行完一条指令后，通常由程序计数器提供后继指令地址，其位数和主存地址寄存器MAR位数相同。
> 总线主设备指的是可申请并能获得总线使用权的设备。