第一章:计组

1、程序计数器(PC)是专用寄存器,具有寄存信息和计数两种功能,又称为指令计数器


2、计算机中主机与外设间进行数据传输的输入输出控制方法有程序控制方式、中断方式、DMA等。

     在程序控制方式下,由CPU执行程序控制数据的输入输出过程。 

      在中断方式下,外设准备好输入数据或接收数据时向CPU发出中断请求信号,若CPU决定响应该请求,则暂停正在执行的任务,转而执行中断服务程序进行数据的输入输出处理,之后再回去执行原来被中断的任务。 

      在DMA方式下,CPU只需向DMA控制器下达指令,让DMA控制器来处理数据的传送,数据传送完毕再把信息反馈给CPU,这样就很大程度上减轻了CPU的负担,可以大大节省系统资源。


3、主存地址与Cache地址之间的转换由硬件完成,Cache系统都是由硬件实现的


4、在具有层次结构存储器的计算机中,虚拟存储器是为用户提供一个比主存储器大得多的可随机访问的地址空间的技术。虚拟存储技术使辅助存储器和主存储器密切配合,对用户来说,好像计算机具有一个容量比实际主存大得多的主存可供使用,因此称为虚拟存储器。虚拟存储器的地址称为虚地址或逻辑地址。


5、在运算器中,累加寄存器是专门存放算术或逻辑运算的一个操作数和运算结果的寄存器,能进行加、减、读出、移位、循环移位和求补等操作,是运算器的主要部分。


6、 VLIW:(Very Long Instruction Word,超长指令字)一种非常长的指令组合,它把许多条指令连在一起,增加了运算的速度。


7、在CPU内外的高速缓存是用来解决CPU与内存之间速度、容量不匹配的问题,与外存无关,可以提高CPU访问主存数据或指令的效率。Cache不属于主存,与主存容量无关。Cache容量相对于其他存储层次,量级较小,不能扩大存储系统的存量。


8、寻址方式是指寻找操作数或操作数地址的方式。指令系统中采用不同寻址方式的目的是为了在效率和方便性上找一个平衡。立即寻址和寄存器寻址在效率上是最快的, 但是寄存器数目少,不可能将操作数都存入其中等待使用,立即寻址的使用场合也非常有限,这样就需要将数据保存在内存中,然后使用直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址加变址寻址、相对基址及变址寻址等寻址方式将内存中的数据移入寄存器中。


9、计算机在执行程序过程中,当遇到急需处理的事件时,暂停当前正在运行的程序, 转去执行有关服务程序,处理完后自动返回原程序,这个过程称为中断。 中断是一种非常重要的技术,输入输出设备和主机交换数据、分时操作、实时系统、计算机网络和分布式计算机系统中都要用到这种技术。为了提高响应中断的速度,通常把所有中断服务程序的入口地址(或称为中断向量)汇集为中断向量表。


10、 全相联地址映射:主存的任意一块可以映象到Cache中的任意一块。直接相联映射:主存中一块只能映象到Cache的一个特定的块中。组相联的映射:各区中的某一块只能存入缓存的同组号的空间内,但组内各块地址之间则可以任意存放。即从主存的组到Cache的组之间采用直接映象方式,在两个对应的组内部采用全相联映象方式。

         Cache工作时,需要拷贝主存信息到Cache中,就需要建变主存地址和Cache地址的映射关系。Cache的地址映射方法主要有三种,即全相联映像、直接映像和组相联映像。其中全相联方式意味着主存的任意一块可以映像到Cache中的任意一块,其特点是块冲突概率低,Cache空间利用率高,但是相联目录表容量大导致成本高、查表速度慢; 直接映像方式是指主存的每一块只能映像到Cache的一个特定的块中,整个Cache地址与主存地址的低位部分完全相同,其特点是硬件简单,不需要相联存储器,访问速度快 (无须地址变换),但是Cache块冲突概率高导致Cache空间利用率很低;组相联方式是对上述两种方式的折中处理,对Cache分组,实现组间直接映射,组内全相联,从而获得较低的块冲突概率、较高的块利用率,同时得到较快的速度和较低的成本。


11、 CPU首先从程序计数器(PC)获得需要执行的指令地址,从内存(或高速缓存)读取到的指令则暂存在指令寄存器(IR),然后进行分析和执行。


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