計算機組成原理

1. 硬佈線控制器中，時序信號採用主狀態週期-節拍電位-節拍脈衝三級體制；在微程序控制器中，一般採用節拍電位-節拍脈衝二級體制。
2. RISC（精簡指令集計算機）的三個基本要素：一個有限的簡單的指令集、CPU配備大量的通用寄存器、強調流水線優化。
3. CPU的基本功能包括四個方面：指令控制、數據加工、操作控制、時間控制。
4. 中斷請求不可以中斷另一個正在執行的中斷處理程序，及時這個中斷請求具有更高優先級。
5. 頁式虛頁中，頁面失效中斷髮生的頻率主要取決於主存容量。
6. 馮氏計算機的基本思想：
   • 採用二進制形式表示數據和指令。指令由操作碼和地址碼組成。
   • 將程序和數據存放在存儲器中，使計算機在工作時從存儲器取出指令加以執行，自動完成計算機任務。這就是“存儲程序”和“程序控制”（簡稱存儲程序控制）的概念；
   • 指令是順序執行的，即一般按照指令在存儲器中存放的順序執行，程序分支由轉移指令實現。
   • 計算機由存儲器、運算器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成，並規定了5部分的基本功能。
7. 同步控制方式：含義：又稱固定時序控制方式或無應答式控制方式。任何指令的執行或指令中每個微操作的執行都受事先安排好的時序信號的控制。特點：每個週期狀態中產生統一數目的節拍電位及時標工作脈衝。以最複雜指令的實現爲基準。優點：設計簡單，操作控制容易實現。缺點：效率低
8. 異步控制方式：含義：可變時序控制方式或應答式控制方式。執行一條指令需要多少節拍，不做統一規定，而是根據每條指令的具體情況而定，需要多少，控制器就產生多少時標信號。特點：每一條指令執行完畢後都必須向控制時序部件發回一個回答信號，控制器收到回答信號後，纔開始下一條指令的執行。優點：指令的運行效率高；缺點：控制線路比較複雜。
9. 根據通道的工作方式，通道分爲：選擇通道、數組（成組）多路通道、字節多路通道。
10. DMA（Direct Memory Access,直接內存訪問）與通道的不同之處：工作原理不同：DMA通過專門設計的硬件控制邏輯來控制數據交換的過程；而通道則是一個具有特殊功能的處理器，它具有自己的指令和程序，通過執行通道程序來控制數據交換的過程。所控制的外設類型不同：DMA只能控制速度較快、類型單一的外設；而通道則可以支持多種類型的外設。
11. DMA工作過程：
    • 外設發出DMA請求
    • CPU響應請求，DMA控制器從CPU接管總線的控制
    • DMA控制器執行數據傳送操作
    • 向CPU報告DMA操作結束
    • 主要優點是傳送速度快
12. 中斷過程描述：
    • 中斷請求
    • 中斷判優
    • 中斷響應
    • 中斷識別
    • 中斷服務
    • 中斷返回
      中斷與子程序調用的異同：相同點：形式相似，正常程序：主程序；中斷程序：子程序。不同點：1、子程序的執行時程序員事先安排好的；中斷服務程序是由隨機的中斷時間引起的，比如電源掉電、請求I/O數據傳送、現場報警等。2、子程序往往與主程序有關；中斷服務程序一般與中斷的程序毫無關係。3、有可能出現多箇中斷事件同時請求的情況，此時，主機就需要進行判優，進而決定爲哪一個請求服務。子程序不存在這種情況。
13. 計算機系統的層次結構：計算機系統可分爲：微程序設計級、一般機器級（機器語言級）、操作系統級、彙編語言級、高級語言級。
14. Cache通過地址映射的方法確定主存塊與Cache行之間的對應關係，確定一個主存應該存放到哪個Cache行中。方法有：全相連映射、直接映射、組相連映射。
15. 指令流水線技術：流水線實際上是把一個功能部件分解成多個獨立的子功能部件，並依靠多個子功能部件並行工作來縮短所有任務的執行時間。流水線中相關問題：結構相關、數據相關、控制相關。
16. 完整指令系統一個包含的指令：
    • 指令寄存器（IR）：用來保存當前正在執行的一條命令
    • 程序計數器（PC）：用來確定下一條指令的地址。
    • 地址寄存器（AR）：用來保存當前CPU所訪問的內存單元的地址。
    • 狀態條件寄存器：保存由算術指令和邏輯指令運行或測試的結果建立的各種條件碼內容。除此之外，還保存中斷和系統工作狀態等信息，以便使CPU和系統能及時瞭解機器運行狀態和程序運行狀態。
17. 微指令操作時間
    • 取指（FE）：
      • T0: PC -> MAR、 1 -> R ;
      • T1: M(MAR) -> MDR 、(PC)+1 -> PC ;
      • T2: MDR -> IR、OP(IR) -> ID
    • 間接尋址（IND）：
      • T0: Ad(IR) -> MAR、1 -> R;
      • T1: M(MAR) -> MDR
      • T2: MDR -> Ad(IR)
    • 執行（EX）：
      • T0: Ad(IR) -> MAR、1 -> R、1 -> W ;
      • T1: M(MAR) -> MDR、AC -> MDR ;
      • T2: (AC)+(MDR) -> AC、MDR -> M(MAR)、MDR -> AC、0 -> AC、!AC(AC上劃線) -> AC、L(AC)->R(AC), AC₀ 不變、Ad(IR) -> PC、0 -> G
    • 取指階段所有指令都要執行，間接尋址存在有需要間接尋址的數據時會執行，執行階段會根據指令執行其中之一。