计算机组成原理高分笔记(2022版 天勤第10版)

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

11 计算机的发展历程 2

111 计算机硬件的发展 2

112 计算机软件的发展 3

12 计算机系统层次结构 4

121 计算机系统的基本组成 4

122 计算机硬件的基本组成 4

123 计算机软件的分类 9

124 计算机的工作过程 9

125 计算机系统的层次结构 10

13 计算机性能指标 10

14 辅助知识点 11

辅助知识点1：门电路 12

辅助知识点2：三态门 14

辅助知识点3：片选译码器 14

辅助知识点4：那些可怕的专业术语 15

辅助知识点5：与字、字长相关的那些名词 16

辅助知识点6：与周期相关的那些名词 16

习题 17 习题答案 20

第2 章数据的表示和运算 23

大纲要求 23

考点与要点分析 23

核心考点 23

基础要点 24

本章知识体系框架图 24

知识点讲解 24

21 数制与编码 24

211 进位计数制及其相互转换 24

212 真值和机器数 27

213 BCD 码 27

214 字符和字符串 28

215 校验码 29

22 定点数的表示和运算 34

221 定点数的表示 34

222 定点数的运算 38

23 浮点数的表示和运算 58

231 浮点数的表示 58

232 浮点数的加/减运算 60

24 算术逻辑单元 63

241 串行加法器和并行加法器 63

242 算术逻辑单元的功能和结构 66

习题 68

习题答案 77

第3 章存储器层次结构 90

大纲要求 90

考点与要点分析 90

核心考点 90

基础要点 91

本章知识体系框架图 91

知识点讲解 91

31 存储器的基本概念 91

311 存储器的分类 91

312 存储器的性能指标 93

32 存储器的层次化结构 93

33 半导体随机存取存储器 94

331 半导体随机存取存储器的基本概念 94

332 SRAM 存储器 95

333 DRAM 存储器 96

334 只读存储器 100

335 Flash 存储器 101

34 主存储器与CPU 的连接 102

35 双口RAM 和多模块存储器 107

36 高速缓冲存储器（Cache） 110

361 Cache 的基本工作原理 110

362 Cache 和主存之间的映射方式 113

363 Cache 中主存块的替换算法 120

364 Cache 写操作策略 120

37 虚拟存储器 121

371 虚拟存储器的基本概念 121

372 页式虚拟存储器 122

373 段式虚拟存储器 122

374 段页式虚拟存储器 122

375 TLB（快表） 122

38 外存储器 125

习题 130

习题答案 141

第4 章 指令系统 157

大纲要求 157

考点与要点分析 157

核心考点 157

基础要点 157

本章知识体系框架图 158

知识点讲解 158

41 指令格式 158

411 指令的基本格式 158

412 定长操作码指令格式 161

413 不定长操作码指令格式 161

42 指令的寻址方式 162

421 数据寻址和指令寻址 162

422 常见数据寻址方式 164

43 CISC 和RISC 的基本概念 171

习题 173

习题答案 181

第5 章中央处理器 195

大纲要求 195

考点与要点分析 195

核心考点 195

基础要点 195

本章知识体系框架图 196

知识点讲解 196

51 CPU 的功能和基本结构 196

511 CPU 的功能 196

512 CPU 的基本结构 197

513 CPU 中的主要寄存器 198

52 指令执行过程 200

521 指令周期 200

目 录

522 指令执行方案 201

523 指令的执行过程与信息流 201

53 数据通路的功能和基本结构 202

54 控制器的功能和工作原理 204

541 控制单元的功能 204

542 控制单元的设计 210

55 指令流水线 218

551 指令流水线的基本概念 218

552 指令流水线的基本实现 219

553 超标量和动态流水线的基本概念 222

56 中断系统 223

习题 229

习题答案 238

第6 章总线 252

大纲要求 252

考点与要点分析 252

核心考点 252

基础要点 252

本章知识体系框架图 253

知识点讲解 253

61 总线概述 253

611 总线的基本概念 253

612 总线的分类 254

613 总线的组成及性能指标 255

614 总线的结构 256

62 总线仲裁（2020 年408 新大纲已删除） 257

621 集中仲裁方式 258

622 分布仲裁方式 260

63 总线操作和定时 260

631 总线周期的概念 260

632 同步定时方式 260

633 异步定时方式 262

64 总线标准 263

习题 264

习题答案 268

第7 章输入/输出系统 273

大纲要求 273

考点与要点分析 273

核心考点 273

基础要点 273

本章知识体系框架图 274

知识点讲解 274

71 I/O 系统基本概念 274

72 外部设备 277

721 I/O 设备分类 277

722 输入设备 277

723 输出设备 278

73 I/O 接口（I/O 控制器） 279

731 I/O 接口基础知识 279

732 I/O 接口的功能和基本结构 279

733 I/O 端口及其编址 281

74 I/O 方式 282

741 程序查询方式 282

742 程序中断方式 284

743 DMA 方式 288

习题 294

习题答案 300

第8 章非统考高校知识点补充 309

81 浮点数的表示范围 309

82 浮点数的乘除法运算 312

83 MIPS 指令集 315

参考文献 317