计算机组成知识点汇总
第一章    计算机系统概论
一、计算机软硬件概念
一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件的组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。
软件：系统软件和应用软件。
二、计算机系统的层次结构
计算机系统的层次结构通常可有五个以上的层次，在每一层次（级）上都能进行程序设计。由下至上可排序为：第一级微程序设计级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持和执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持和执行。
理解机器语言、汇编语言及高级语言的联系和区别。
三、计算机的基本组成
1、冯•诺依曼计算机的特点
2、计算机的硬件框图：以存储器为中心的硬件框图
3、计算机的工作过程
要求能掌握每个部件内部组成及操作过程。
四、计算机硬件的主要技术指标
机器字长、运算速度、存储容量概念。
本章重点：掌握一个较细化的计算机组成框图，并能根据框图描述计算机内部的控制流和数据流的变化，从而初步认识计算机内部的工作过程。
难点：计算机如何区分同样以0、1代码形式存储在存储器中的指令和数据。
习题：P19习题2、3、9、11
第二章    计算机的发展及应用
一、计算机的发展史
第一台计算机的诞生及特点，四代计算机的特点。
二、计算机的应用领域
理解计算机在各个领域的应用。
本章重点：了解计算机的产生、发展、应用的简要历史。

第三章    系统总线
一、总线的基本概念
总线是计算机中的各个通信模块共享的，用来在这些部件间传送信息的一组导线和相关的控制和接口部件，它可以把信息从多个源部件之一传送给一个或多个接收部件。信息的发送部件分时地把信息送到总线上，接收部件则从总线上可同时接收信息。
总线传输的特点：某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。
二、总线的分类
1、根据传输方向（总线的逻辑结构），可分为：单向总线、双向（全双工）总线
2、根据传送内容（功能），可分为：数据总线、地址总线、控制总线。
3、根据传送方式（传送的信息格式，连线数量），可分为：串行总线、并行总线。
4、根据连接部件不同，可分为：片内总线，系统总线（数据总线、地址总线、控制总线），通信总线。（注意各类总线概念）
三、总线的性能指标
1、总线宽度：总线上同时能够传输的数据位数。
2、总线带宽：单位时间内总线上可传输数据的位数，通常用每秒钟传送信息的字节数来衡量。（掌握计算方法）
3、时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线。
4、总线复用：一条信号线上分时传送两种信号。
5、信号线数：
6、总线控制方式：
计算机硬件组成7、其他 ：
四、总线结构
1、单总线结构
将CPU、主存以及各种速度不一的I/O设备（通过I/O接口）都挂在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。这种结构极易形成计算机系统的瓶颈。
在数据传输需求量和传输速度要求不太高的情况下，为克服总线瓶颈问题，尽可能采用增加总线宽度和提高传输速率来解决；而当数据量很大和传输速度要求相当高的时候，必须采用多总线结构。
2、多总线结构
（1）双总线结构：将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构。
（2）三总线结构：将速率不同的I/O设备进行分类，连接在不同的通道上。
（3）四总线结构：增加了一条与计算机系统紧密相连的高速总线。
五、总线判优控制
1、基本概念
什么是主设备（模块）和从设备（模块）？
2、什么是总线判优？为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种，各有何特点？
注意：BR、BS、BG信号的控制。
六、总线通信控制
1、总线传输周期的4个阶段：申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段。
2、总线的通信控制
（1）总线通信的目的：主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束，以及通信双方如何协调配合。
（2）总线的通信方式：
主要分同步和异步两大类，注意两类的特点和区别。
同步通信：采用统一时标控制
异步通信：采用应答方式
注意：同步通信和异步通信都可以实现不同速度设备之间传送数据。
本章重点：有关总线的基本概念；如何克服总线的瓶颈；如何对总线进行管理，包括判优控制和通信控制。
难点：总线的通信控制，既要解决通信双方如何获知传输开始和结束，又要使通信双方按规定的协议互相协调配合来完成通信任务。
习题：P66～67习题1、4、6、14、15

第四章    存储器
一、存储器的分类
1、按存储介质分类：半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器。
2、按存取方式分类：随机存储器、只读存储器、串行访问存储器
3、按在计算机系统中的作用分类：主存储器、辅助存储器和高速缓冲存储器等。
二、存储器的层次结构
为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，通常把各种不同存储容量、不同存取速度的存储，按一定的体系结构组成起来，形成一个统一整体的存储系统，即三级存储器结构：高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。
存储器系统的层次结构可以提高计算机存储系统的性能/价格比，实现存储器系统的层次结构的先决条件是程序访问的局部性。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓冲存储器和主存之间称为Cache-主存层次，主存和辅存间称为主存－辅存层次。
Cache－主存层次的存取速度接近于Cache的存取速度，但容量接近于主存，每位价格也接近于主存的每位价格，因此解决了高速度和低成本之间的矛盾。由于这个层次完全由硬件实现，不用系统辅助软件干预，所以对用户是透明的。
主存-辅存层次通过附加的硬件及存储管理软件来控制。辅存只与主存交换信息，CPU不能直接访问辅存。主存－辅存层次的存取速度接近于主存的存取速度，容量则接近于辅存的容量，而每位平均价格也接近于廉价有辅存平均价格，从而解决了大容量和低成本间的矛盾。
总结：三级存储系统的总效果是：存取速度接近于Cache水平，存储容量非常之大，整个价格也比较合理。
三、主存的技术指标
1、主存容量：指主存能存放二进制代码的总位数。
2、存储速度：分存取时间和存取周期
3、存储器带宽：表示单位时间内存储器存取的信息量。
理解每个技术指标的含义。
四、主存储器的工作原理（静态随机存取存储器和动态随机存取存储器）
半导体随机存储器RAM按工艺分双极型半导体存储器和MOS半导体存储器两种。在MOS半导体存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器和动态MOS存储器。
SRAM：利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息不会丢失，因为其不需要进行动态刷新，故称为“静态”存储器。
DRAM：利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时需要给电容充电才能使信息保持，即要定期刷新。
在构成大容量主存时，一般选择动态RAM。
五、存储器与CPU的连接
1、存储容量的扩展
（1）位扩展（增加存储字长，并联）
（2）字扩展（增加存储字的数量，串联）
2、存储器与CPU的连接（重点）
存储芯片与CPU芯片相连时，特别要注意两者之间的地址线、数据线和控制线的连接。
（1）地址线的连接：通常将CPU地址线的低位与存储芯片的地址线相连，而CPU地址线的高位或在存储芯片扩充时使用，或做片选信号等。
（2）数据线的连接：必须对存储芯片扩位，使其数据位数与CPU的数据线数相等。
（3）读/写命令线的连接：CPU的读/写命令线一般直接与存储芯片的读/写控制端相连，通常高电平为读，低电平为写。
（4）片选线的连接：片选有效信号与CPU的访存控制信号MREQ和地址有关，因此通常用CPU的高位地址和访存控制信号共同产生存储器的片选信号。一般要用到一些逻辑电路，如译码器等。
（5）合理选择存储芯片：指存储芯片类型（RAM或ROM）和数量的选择。通常选用ROM存放系统程序、标准子程序和各类常数等；RAM则用来存放用户程序。另外考虑芯片数量时尽量使连线简单方便。

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