2021版计算机组成原理高分笔记

目 录

序前言第1 章计算机系统概述 1
大纲要求 1
考点与要点分析 1
核心考点 1
基础要点 1
本章知识体系框架图 2
知识点讲解 2
1.1 计算机的发展历程 2
1.1.1 计算机硬件的发展 2
1.1.2 计算机软件的发展 3
1.2 计算机系统层次结构 4
1.2.1 计算机系统的基本组成 4
1.2.2 计算机硬件的基本组成 4
1.2.3 计算机软件的分类 9
1.2.4 计算机的工作过程 9
1.2.5 计算机系统的层次结构 10
1.3 计算机性能指标 10
习题 11
习题答案 14
第2 章数据的表示和运算 18
大纲要求 18
考点与要点分析 18
核心考点 18
基础要点 19
本章知识体系框架图 19
知识点讲解 19
2.1 数制与编码 19
2.1.1 进位计数制及其相互转换 19
2.1.2 真值和机器数 22
2.1.3 BCD 码 22
2.1.4 字符和字符串 23
2.1.5 校验码 24
2.2 定点数的表示和运算 29

2.2.1 定点数的表示 29
2.2.2 定点数的运算 33
2.3 浮点数的表示和运算 53
2.3.1 浮点数的表示 53
2.3.2 浮点数的加/减运算 55
2.4 算术逻辑单元 58
2.4.1 串行加法器和并行加法器 58
2.4.2 算术逻辑单元的功能和结构 61
习题 63
习题答案 72
第3 章存储器层次结构 85
大纲要求 85
考点与要点分析 85
核心考点 85
基础要点 86
本章知识体系框架图 86
知识点讲解 86
3.1 存储器的基本概念 86
3.1.1 存储器的分类 86
3.1.2 存储器的性能指标 88
3.2 存储器的层次化结构 88
3.3 半导体随机存取存储器 89
3.3.1 半导体随机存取存储器的基本概念 89
3.3.2 SRAM 存储器 90
3.3.3 DRAM 存储器 91
3.3.4 只读存储器 95
3.3.5 Flash 存储器 96
3.4 主存储器与CPU 的连接 97 3.5 双口RAM 和多模块存储器 102
3.6 高速缓冲存储器(Cache) 105
3.6.1 Cache 的基本工作原理 105
3.6.2 Cache 和主存之间的映射方式 108
3.6.3 Cache 中主存块的替换算法 115
3.6.4 Cache 写操作策略 115
3.7 虚拟存储器 116
3.7.1 虚拟存储器的基本概念 116
3.7.2 页式虚拟存储器 117
3.7.3 段式虚拟存储器 117
3.7.4 段页式虚拟存储器 117
3.7.5 TLB(快表) 117
3.8 外存储器 120
习题 125
习题答案 136
第4 章指令系统 152
大纲要求 152
考点与要点分析 152
核心考点 152
基础要点 152
本章知识体系框架图 153
知识点讲解 153
4.1 指令格式 153
4.1.1 指令的基本格式 153
4.1.2 定长操作码指令格式 156
4.1.3 不定长操作码指令格式 156
4.2 指令的寻址方式 157
4.2.1 数据寻址和指令寻址 157
4.2.2 常见数据寻址方式 159
4.3 CISC 和RISC 的基本概念 166
习题 168
习题答案 176
第5 章中央处理器 190
大纲要求 190
考点与要点分析 190
核心考点 190
基础要点 190
本章知识体系框架图 191
知识点讲解 191
5.1 CPU 的功能和基本结构 191
5.1.1 CPU 的功能 191
5.1.2 CPU 的基本结构 192
5.1.3 CPU 中的主要寄存器 193
5.2 指令执行过程 195
5.2.1 指令周期 195
5.2.2 指令执行方案 196
5.2.3 指令的执行过程与信息流 196
5.3 数据通路的功能和基本结构 197
5.4 控制器的功能和工作原理 199
5.4.1 控制单元的功能 199
5.4.2 控制单元的设计 205
5.5 指令流水线 213
5.5.1 指令流水线的基本概念 213
5.5.2 指令流水线的基本实现 214
5.5.3 超标量和动态流水线的基本概念 217
5.6 中断系统 218
习题 224
习题答案 233
第6 章总线 246
大纲要求 246
考点与要点分析 246
核心考点 246
基础要点 246
本章知识体系框架图 247
知识点讲解 247
6.1 总线概述 247
6.1.1 总线的基本概念 247
6.1.2 总线的分类 248
6.1.3 总线的组成及性能指标 249
6.1.4 总线的结构 250
6.2 总线仲裁 251
6.2.1 集中仲裁方式 252
6.2.2 分布仲裁方式 254
6.3 总线操作和定时 254
6.3.1 总线周期的概念 254
6.3.2 同步定时方式 254
6.3.3 异步定时方式 256
6.4 总线标准 257
习题 258
习题答案 262
第7 章输入/输出系统 267
大纲要求 267
考点与要点分析 267
核心考点 267
基础要点 267
本章知识体系框架图 268
知识点讲解 268
7.1 I/O 系统基本概念 268
7.2 外部设备 271
7.2.1 I/O 设备分类 271
7.2.2 输入设备 271
7.2.3 输出设备 272
7.3 I/O 接口(I/O 控制器) 273
7.3.1 I/O 接口基础知识 273
7.3.2 I/O 接口的功能和基本结构 273
7.3.3 I/O 端口及其编址 275
7.4 I/O 方式 276
7.4.1 程序查询方式 276
7.4.2 程序中断方式 278
7.4.3 DMA 方式 282
习题 288
习题答案 294
第8 章非统考高校知识点补充 303
8.1 浮点数的表示范围 303
8.2 浮点数的乘除法运算 306
8.3 MIPS 指令集 309
参考文献 311