随笔分类 - 计算机原理
摘要：单总线结构的CPU 所有的功能部件都链接在总线上，并且通过总线进行数据交互 各部件间通过总线进行传输 设计简单，必须经过分时操作 读写过程 PC程序寄存器，通过AR使用地址访问主存将指令读取处理放在DR寄存器中 DR寄存器通过总线将数据发送给IR寄存器进行译码，和时序部件生成操作控制性信号，这些信号
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摘要：数据通路分类 共享通路（总线型） 主要部件都链接在公共总线上，各部件间通过总线进行数据传输 结构简单，实现容易，但并发性较差，需分时使用总线，效率低 专用通路 并发高，性能佳，设计复杂，成本高 可以看作多总线结构 单总线结构中的数据通路 只有唯一的总线IB ALU算数逻辑运算单元，以及暂存算数逻辑运
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摘要：数据通路的基本概念 是CPU内部各执行部件间进行信息传递的路径，通路的建立依赖于各执行部件间的控制信号，比如运算器的运算选择信号加减乘除，寄存器的写入控制信号，主存的读写控制信号，其中有些信号需要靠时钟驱动，由时钟配合才能完成，不同指令在数据通路上是不同的，相同的指令，在指令执行的不同阶段，数据通路
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摘要：CPU概述 CPU的主要功能就是完成取指令，执行指令，由CPU的运算器和控制器来完成的 CPU的组成 运算器：负责数据加工 包括：算数逻辑运算单元，通用寄存器，通用寄存器用来暂存运算器所需要的操作数以及运算器运算的结果，MIPS中有32个寄存器可以使用，不是所有的CPU都有状态寄存器 控制器：程序执
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摘要：R型指令 操作数和结果都是通过寄存器进行的 OP：操作码，所有R型指令中全部为0 Rs：寄存器编号，对应第一个源操作数 Rt：寄存器编号，对应第二个源操作数 Rd：寄存器编号，据此保存结果 Shamt：常数，在移动指令中使用 Funct：功能码，指定指令的具体功能 R型指令存在3中不同类型 3寄存器
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摘要：MIPS指令概述 没有内部互锁流水线的微处理器，内部互锁流水线只流水线处理中，指令的完成顺序和发射顺序一致，也可以不一致 属于精简指令集计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer） MIPS指令集有MIPS 1， MIPS 2， MIPS 3... 和MIPS
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摘要：指令格式设计的主要内容 根据指令数量的要求及是否支持操作码扩展，确定操作码字段的位数 根据对操作数的要求确定地址码字段的个数 根据寻址方式的要求，为每个地址码字段确定寻址方式字段位数 确定采用定长指令还是边长指令 指令格式设计举例 OP需要完成60中操作所以需要6位，2的6次幂是64 X1，X2，X
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摘要：操作数是运算符作用于的实体,表达式中的一个组成部分，它规定了指令中进行数字运算的量。表达式是操作数与操作符的组合。 操作数形式： 立即操作数:指令要操作的数据以常量的形式出现在指令中,称为立即数,它只能作为源操作数 寄存器操作数:指令要操作的数据存放在CPU中的寄存器里，指令中给出寄存器名即可。 内
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摘要：寻址方式的概念 根据冯诺依曼计算机工作原理，需要根据物理地址从内存种取指令和数据，如何获得指令和数据的物理地址？ 寻找指令和操作数的有效地址的方式 指令的寻址方式 计算指令有效地址的方法 指令的寻址方式只有两种 1. 顺序寻址 1) 程序的指令序列在主存顺序存放，执行时从第一条指令开始，逐条取出并逐
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摘要：指令的基本概念 指令 计算机能直接识别，执行的操作命令（机器指令） 冯诺依曼结构计算机，“程序控制”原理实现的载体 指令系统（指令集） 一台计算机中所有机器指令的集合 系列机：同一公司不同时期生产，基本系统结构和指令系统相同的计算机。如IBM，PDP-11，VAX-11，Intel-x86 兼容机：
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摘要：RAID提出的背景 很多人因为磁盘故障导致数据丢失的情况 磁盘访问速度过慢 多磁盘管理不方便 RAID定义：廉价磁盘冗余阵列Redundant Arrays of Inexpensive Disk或者独立磁盘冗余阵列Redundant Arrays of Independenc Disk 基本思想：
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摘要：虚实地址转换过程中存在的问题 CPU访问数据逻辑 通过虚拟地址访问MMU，然后通过MMU访问虚拟地址与物理地址的映射页表 页表返回实际的物理地址，页表实际是放在主存中，只不过名字叫虚拟地址 根据物理地址再次访问主存，如果命中则直接返回，没有命中则从磁盘加载存入主存中 缺点：虚实地址转换过程中需要多次
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摘要：虚拟存储器概念：用于解决主存容量不足的问题 冯诺依曼计算机工作原理：存储程序，程序控制程序只有调入到主存，才可以被CPU访问 计算机能执行比主存空间大的程序吗？如果不通过其他方式，是不可以的 概念：处于主存-辅存存储层次解决主存容量不足问题，为程序设计者提供比主存空间大的编程空间 分类：页式虚拟存储
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摘要：直接映射 完成Cache访问的硬件实现 计算总容量 组相联
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摘要：需要替换算法的原因 程序运行一段时间后，Cache存储空间被占满，当再有新的数据要调入时，就需要通过某种机制决定替换的对象 集中常见的替换算法 先进先出-FIFO 最不经常使用法-LFU 近期最少使用法-LRU 随机替换法 先进先出算法-FIFPO 需要有个计数器，来标记进去的次数 每次载入数据对应
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摘要：主存与Cache地址映射概念 主存数据如何迁至Cache才能实现快速查找 2. 常见三种映射方法 全相联映射 直接相连映射 组相联映射 全相联工作原理 主存分块，Cache分行，两者大小相同 设主存分块，每块4个字，主存大小为1024个块，则第61个地址为00001111 01（块号 块内地址） 主
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摘要：相联存储器的作用 判断CPU要访问的内容是否在Cache中 判断依据？ 判断的基本思路 根据不同规则抽取主存地址的部分内容作为查找的判断 查找方法：顺序查找，二分查找，这种不满足CPU的快速，需要物理硬件支持，使用相联存储器，通过硬件并发查找 相连存储器的基本结构及工作原理 相连存储器的一种技术实现
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摘要：存储系统中的Catche视图 Cache的功能：缓解快速CPU与慢速的主存之间的速度差异 Cache的理论基础：局部性原理 Cache的工作过程 读操作 如何判断数据造Cache中？ Cache中的数据是有效么？（DMA修改主存） 当CPU访问Cache不命中，则从主存中直接获取数据给CPU，同时更
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摘要：多提交叉存储器提出的背景 基本思想是在不提高存储器速率，不扩展数据总线的前提下，通过存储芯片的交叉组织，提高CPU单位时间内访问的数据量，从而缓解快速的CPU与慢速的主存之间的速度差异 高位多体交叉存储器的组织方式 数据组织特点：相邻地址数据处于同一个存储体 一个地址寄存器 多模块串行（局部性原理）
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摘要：存储扩展的基本概念及类型 M：字节 N：位 无论哪种类型的存储扩展都要完成CPU与主存间地址线，数据线，控制线的链接 位扩展 例1 用16K*8的存储芯片构建16K * 32的存储器 所需芯片数量：16K * 32/16K*8 =4片 2. 字扩展举例 例2 用16K * 8的存储芯片构建128k
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