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地址（包含标准教材、网上教程、习题及笔记，实时更新）：第 1 章 计算机组成与体系结构
重点笔记
计算机硬件的组成
中央处理器（CPU，Central Processing Unit）
冯 · 诺依曼结构 与 哈佛结构
冯 · 诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令寄存器和数据存储器合并在一起的存储器结构。
特点：
（1）一般用于 PC 处理器，如 I3，I5，I7 处理器
（2）指令与数据存储器合并在一起
（3）指令与数据都通过相同的数据总线传输
- 哈佛结构
哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。哈佛结构是一种并行体系结构，它的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。
特点：
（1）一般用于嵌入式系统处理器（DSP）数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）
（2）指令与数据分开存储，可以并行读取，有较高数据的吞吐率
（3）有 4 条总线：指令和数据的数据总线与地址总线
复杂指令集系统与精简指令集系统
存储器系统
Cache
- Cache的功能：提高 CPU 数据输入输出的速率，突破 冯 · 诺依曼 瓶颈，即 CPU 与存储系统间数据传送带宽限制
- 在计算机的存储系统体系中，Cache 是访问速度最快的层次。
- Cache 对程序员来说是透明的。
- 使用 Cache 改善系统性能的依据是程序的局部性原理。（时间局部性、空间局部性）
-
时间局部性：指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作。
-
空间局部性：指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。
-
工作集理论：工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合。
习题
- 计算机执行程序时，在一个指令周期的过程中，为了能够从内存中读取指令操作码，首先是将（）的内容送到地址总线上。
A. 程序计数器PC
B. 指令寄存器IR
C. 状态寄存器SR
D. 通用寄存器GR
- 目前处理器市场中存在 CPU 和 DSP 两种类型处理器，分别用于不同场景，这两种处理器具有不同的体系结构，DSP 采用（）。
A. 冯 · 诺依曼结构
B. 哈佛结构
C. FPGA 结构
D. 与 GPU 相同结构
- RISC（精简指令系统计算机）的特点不包括（）。
A. 指令长度固定，指令种类尽量少
B. 寻址方式尽量丰富，指令功能尽可能强
C. 增加寄存器数目，以减少访存次数
D. 用硬布线电路实现指令解码，以尽快完成指令译码
- 计算机采用分级存储体系的主要目的是为了（）.
A. 解决主存容量不足的问题
B. 提高存储器读写可靠性
C. 提高外设访问效率
D. 解决存储的容量，价格和速度之间的矛盾
- DMA（直接存储器访问）工作方式是在（）之间建立起直接的数据通路。
A. CPU与外设
B. CPU与主存
C. 主存与外设
D. 外设与外设
- 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，一般可分为嵌入式微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和片上系统（SOC）。以下叙述中，错误的是（）。
A. MPU 在安全性和可靠性等方面进行增强，适用于运算量较大的智能系统
B. MCU 典型代表是单片机，体积小从而使功耗和成本下降
C. DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，适合数字信号处理
D. SOC 是一个有专用目标的集成电路，其中包括完整系统并有嵌入式软件的全部内容
- 在嵌入式系统设计时，下面几种存储结构中对程序员是透明的是（）。
A. 高速缓存
B. 磁盘存储器
C. 内存
D. flash 存储器
- 以下关于 Cache 的叙述中，正确的是（）
A. 在容量确定的情况下，替换算法的时间复杂度是影响 Cache 命中率的关键因素
B. Cache 的设计思想是在合理的成本下提高命中率
C. Cache 的设计目标是容量尽可能与主存容量相等
D. CPU 中的 Cache 容量应大于 CPU 之外的 Cache 容量
