计算机基础知识复习01计算机组成原理

容量单位：

在物理层面，利用高低电平0/1记录信息，其中0/1称为bit（比特位）

字节：1Byte=8bits

速度单位：

• 网络速度：宽带的100M是100Mbps 

      100M/s = 100Mbps = 100Mbit/s  即  100Mbit/s=(100/8)MB/s=12.5MB/s

• CPU频率：CPU的时钟频率的单位一般是赫兹(Hz） 即秒分之一 

       它是每秒中的周期性变动重复次数的计量  2GHz = 2*1000^3Hz = 每秒20亿次

2.组成部分

解决不同设备之间的通信问题

• 片内总线：高集成度芯片内部的信息传输线
• 系统总线：  1.数据总线：双向传输各个部件的数据信息，一般与CPU位数相同（32位、64位）
  
  2.地址总线：指定源数据或目的数据在内存中的地址，地址总线位数=n，寻址范围：0~𝟐𝒏
  

  3.控制总线：控制总线是用来发出各种控制信号的传输线

总线仲裁：
◆ 计时器定时查询
◆ 链式查询
◆ 独立请求

输入输出设备：

局部性原理：局部性原理是指CPU访问存储器时，无论是存取指令 还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个 较小的连续区域中。

因此，根据局部性原理，可以划分主存-辅存层次 和 缓存-主存层次

• 主存储器——内存：通过电容存储数据，必须隔一段时间刷新一次，如果断电则会丢失一部分数据。所谓的32位系统、64位系统，也是指得内存：232 = 4 × 230 = 4𝐺𝐵  264 = 234 × 230 = 234𝐺𝐵
• 辅助存储器——磁盘:磁盘的读取方法有：◆ 最短寻道时间优先：优先访问离磁头最近的磁道◆ 先来先服务算法：按顺序访问进程的磁道读写需求◆ 扫描算法（电梯算法）：每次只往一个方向移动，到达一个方向需要服务的尽头再反方向移动◆ 循环扫描算法：从头至尾都只能向一个方向移动
• 高速缓存Cache：单独开一小结

高速缓存Cache:

命中率：

缓存替换策略：

当缓存中没有CPU所需的数据，则需要从主存中拿新的数据，对原有数据进行替换

◆ 先进先出算法(FIFO)： 把高速缓存看做是一个先进先出的队列，优先替换最先进入队列的字块
◆ 随机算法
◆ 最不经常使用算法(LFU): 优先淘汰最不经常使用的字块，因此需要额外的空间记录字块的使用频率
◆ 最近最少使用算法(LRU)：优先淘汰一段时间内没有使用的字块，一般使用双向链表，把当前访问的节点放在最前面

指令系统：

机器指令主要由两部分组成：

操作码（OP)：指明指令所要完成的操作，其位数反映了机器所能进行的操作类型，如2^8 = 256

地址码(add)：直接给出操作数或者操作数的地址 

                分三地址指令：(addr1)OP(addr2) → (addr3)

                   二地址指令：(addr1)OP(addr2) → (addr1)或(addr2)

                   一地址指令：(addr1)OP→ (addr1) 或者(addr1)OP(ACC) → (addr1)

                    零地址指令：在机器指令中无地址码， 空操作、停机操作、中断返回操作等

   

   机器指令的操作类型：

• 数据传输：数据读写、交换地址数据、清零置等操作
• 算术逻辑操作：加减乘除运算 与或非等逻辑位运算
• 移位操作
• 控制指令

机器指令的寻址方式：

• 指令寻址：顺序寻址
  
                   跳跃寻址
• 数据寻址：立即寻址：指令直接获得操作数，无需访问地址    

                         直接寻址：直接给出操作数在主存的地址 

                         间接寻址：指令地址码给出的是操作数地址的地址 ，需要访问一次或多次主存来获取操作数

控制器：