计算机组成原理：知识点与习题解析

"吉林大学软件学院的计算机组成原理课程复习资料，包含常考题型及每章知识点总结，包括概论、总线等核心概念。" 计算机组成原理是计算机科学的基础，它涉及到计算机硬件系统的核心组成部分及其工作原理。在概论部分，主要介绍了计算机系统的层次结构，从硬件到软件的不同抽象层。虚拟机的概念指的是通过软件模拟实现的计算机系统，它允许运行在一种计算机上的程序被移植到另一种计算机上。计算机组成涵盖硬件组件，如运算器、控制器、存储器等。计算机系统结构则关注如何设计和组织这些组件以实现特定的功能。冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础，其特点是存储程序方式，数据和指令都存储在同一个内存中。存储体、存储单元、存储字、存储字长和机器字长是衡量存储系统能力的关键参数，它们决定了计算机处理信息的精度和效率。存储容量表示系统可以存储的信息总量，而运算速度是衡量计算机处理能力的重要指标。 习题中涉及的考点包括CPU内通用寄存器的位数，这通常等于机器字长，影响数据处理的精度和速度。冯·诺依曼机工作的基本方式是按地址访问指令并顺序执行，这是其基本工作模式。计算机可以直接执行的是机器语言，而汇编语言是一种助记符表示的低级语言，高级语言则需要经过编译或解释才能运行。指令流通常是从主存流向控制器，指示CPU执行任务。 第三章关于总线的知识点强调了总线在系统中的重要性，总线是连接计算机各部件的数据传输通道。系统总线分为地址总线、数据总线和控制总线，分别负责传输地址信息、数据信息和控制信号。总线判优控制决定了设备如何公平地获取总线使用权，常见的方法有集中式、分布式、链式查询和独立请求。通信方式包括同步、异步和半同步，同步方式下所有设备按照共同的时钟信号进行通信，异步方式则没有统一的时钟，而半同步介于两者之间。 在习题中，异步通信方式不依赖时钟信号，而是通过握手信号进行数据传输确认。计算机使用总线结构可以减少信息传输线的数量，提高系统的可扩展性和模块化程度。控制总线提供的信息包括存储器和I/O设备的地址码、响应信号以及所有相关的时序和控制信号。集中式总线控制中，独立请求方式的响应时间最快，但对电路设计要求较高；相比之下，链式查询方式对电路最敏感，但响应时间较长。传输时间和数据速率的计算是实际应用中的重要问题，例如在上述习题中，根据数据传输率和图片大小计算传输所需时间。 总线的位宽（数据线DB）也会影响数据传输速率，更多的数据线意味着一次可以传输更多信息，从而可能提高传输效率。在实际的计算机系统设计中，这些概念和技术都是至关重要的，对于理解和优化计算机性能有着深远的影响。