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计算机组成原理笔记
冯.诺依曼计算机的特点 1.计算机由五大部件组成 2.指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访 3.指令和数据用二进制表示 4.指令由操作码和地址码组成 5.存储程序 6.以运算器为中心
存储器：存放数据和程序
控制器：指挥程序运行
输入设备：将信息转换成机器能识别的形式
通过运算器运行保存到存储器中
输出设备：将结果转换成人们熟悉的形式
运算器过于繁忙，是冯.诺伊曼计算机的瓶颈，所以改进后以存储器为中心
系统复杂性管理的方法 1.层次化：将被设计的系统划分为多个模板或子模块 2.模块化：有明确定义的功能和接口 3.规则性：模块更容易被重用
存储器的基本构成
存储体（大楼），存储体是由若干个存储单元（房间）构成（操作码和地址码就存放在存储单元中）存储单元是由若干个存储元件（床位）构成 存储单元是按地址去寻找访问的， MAR 存储器地址寄存器，反映存储单元的个数 MDR 存储器数据寄存器，反映存储字长
运算器的基本构成ALU
数据总线和控制总线是双向传输 地址总线是单向传输
按总线的功能(传递信息的内容)分类，计算机中有三种类型的总线，即传送数据信息的数据总线、传送地址信息的地址总线和传送各种控制信息的控制总线。 1.数据总线数据总线是CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间传送数据信息(各种指令数据信息)的总线，这些信号通过数据总线往返于CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间，因此，数据总线上的信息是双向传输的。 2.地址总线地址总线上传送的是CPU向存储器、I/O接口设备发出的地址信息，寻址能力是CPU特有的功能，地址总线上传送的地址信息仅由CPU发出，因此，地址总线上的信息是单向传输的。 3.控制总线控制总线传送的是各种控制信号，有CPU至存储器、I/O接口设备的控制信号，有I/O接口送向CPU的应答信号、请求信号，因此，控制总线是上的信息是双向传输的。
、
Cache可以大大提高CPU访问主存的速度，中央处理器绝大多数存取主存储器的操作能为存取高速缓冲存储器所代替，能极大缓和中央处理器和主存储器之间速度不匹配的矛盾。
异步通信
相当于扔飞碟
存储器
存储器是由主存和辅存构成，这里的缓存就相当于cache
缓存到主存是解决速度问题，主存到辅存解决的是容量问题
cpu一次可以处理32位的数，一个字节八位，cpu一次可以处理四个字节。
计算机数据的基本单位是字节，即是最基本的数据单元，是从存储器的起始地址到该数据的位置。一个字包含4个字节，它的地址是低字节的地址。
计算机同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的字，而这组二进制数的位数就是字长。字长指的是CPU一次能并行处理的二进制位数，如16位32位64位。
8位十六进制=32位二进制
字地址=存储字地址=存储单元地址
1字节=8位二进制
字(word)是一次存取,加工,传送的数据长度,字长是每个字所包含的位数,32位字长=4个字节
32(字长)/8(bit)=4(字节) 因此1个字=4个字节
大端和小端是指数据在内存中的存储模式，它由 CPU 决定：
-
大端模式（Big-endian）是指将数据的低位（比如 1234 中的 34 就是低位）放在内存的高地址上，而数据的高位（比如 1234 中的 12 就是高位）放在内存的低地址上.
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小端模式（Little-endian）是指将数据的低位放在内存的低地址上，而数据的高位放在内存的高地址上。这种存储模式将地址的高低和数据的大小结合起来，高地址存放数值较大的部分，低地址存放数值较小的部分，这和我们的思维习惯是一致，比较容易理解。
12345678H是8位十六进制(也就是8个16进制数),左边大端方式12所在的位置是低地址,1个十六进制数转化为二进制占4位,因为一个字节是8位二进制,因此一个格子里放2个十六进制数. 列 字地址 0 4 8 ,实际是因为1个字=4个字节, 也就是0123(0)4567(4)891011(8)
对16个格子进行编号,第一行第一个是0, 就像二维数组那样. 0就是最低位
地址线和按字节寻址/按字寻址
总线中的每根“线”，一次只能传输0/1，所以一根线能传输1位(bit)的数据，两根线呢，能传输2位(bit)。但是，需要注意的是1bit能表达0和1，所以1bit能表达2个数，所以，3bit能表达的数其实是2^3个，也就是8。
地址线24根,按字节寻址范围为2^24 =16M;
若字长32位,则一个字有4个字节,所以要留2根地址线指出该字中的哪个字节[00,01,10,11],即寻址范围为 2^24−2=4M;
若字长16位,则一个字有2个字节,所以要留1根地址线指出该字中的哪个字节[0,1],即寻址范围为2^24−1=8M;
I/o系统分为软件和硬件两个部分
操作码：是指明这是io设备发出的指令，是io指令的一个标志
命令吗：相当于cpu普通命令中的一个操作码，是对io设备做什么样的操作
设备吗：指出的是io设备的编码，地址，或者是io设备中某一个寄存器中的地址
通道指令：是小型的DMA处理器，能够实现io设备与主机之间的信息传输
开始前低电平到高电平终止位
联络方式：立即响应
异步工作采用应答信号
同步工作采用同步时标：设备和主机之间如果要同步工作，必须有一个定宽定距的时标，来控制某一个时间点必须开始某一项工作，再摸一个时间点某一项工作必须结束
CPU——Central Processing Unit，中央处理机(器)
PC——Program Counter，程序计数器，存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址的计数器;
IR——Instruction Register，
指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器;
CU——Control Unit，控制单元(部件)，控制器中产生微操作命令序列的部件，为控制器的核心部件;
ALU——Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件;
ACC——Accumulator，累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器;
MQ——Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
X——此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数;
MAR——Memory Address Register，存储器地址寄存器，内存中用来存放欲访问存储单元地址的寄存器;
MDR——Memory Data Register，存储器数据缓冲寄存器，主存中用来存放从某单元读出、或写入某存储单元数据的寄存器;
I/O——Input/Output equipment，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送;
MIPS——Million Instruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位;
AR:地址寄存器
WC:计数器（传输数据量的计数）
AR：地址寄存器
WC：计数器
DAR：设备地址寄存器
BR：数据缓存器
HRQ：总线使用请求信号
HLDA：应答信号
DREQ：设备请求信号
DACK：控制信号
数据传送过程（输入）：
数据输出过程：
符号位 +就是0 -就是1 的后边就是小数点，寄存器的最左端。 小数点以约定的方式存在
X 二的n次方-x
X 1-X
