计算机组成原理：体系结构、指令长度与总线控制详解

在吉林大学计算机组成原理期末的简答题汇总文档中，涵盖了计算机系统层次结构、冯诺依曼体系结构特点、硬件组成部分及术语、总线工作原理以及数据传输方式的对比。以下是详细解析： 1. **计算机系统层次结构** (P7) 计算机系统的层次结构分为多个虚拟机器层：M4（高级语言机器）通过编译程序将高级语言转换为汇编语言，M3（汇编语言机器）进一步转化为机器语言，M2（操作系统机器）运行机器语言并解释操作系统，M1（传统语言机器）使用微程序解释机器指令，而M0（微指令系统）则由硬件直接执行微指令。这反映了从抽象到具体、从高层语言到底层硬件的逐步转换过程。 2. **冯诺依曼体系结构特点** (P8) 冯诺依曼体系结构的基本特征包括： - 由五个主要部件组成：运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备，强调了数据和指令的统一性。 - 指令和数据以二进制形式存储，平等访问，按地址寻址。 - 指令结构化，由操作码和地址码构成，分别指示操作类型和操作数位置。 - 指令顺序执行为主，但支持条件分支和转移。 3. **硬件术语** (P13-P17) - 机器字长：CPU一次能处理数据的位数，也是寄存器的位宽，决定计算精度和性能。 - 指令字长：一个机器指令所占用的二进制位数，影响CPU处理指令的速度。 - 存储字长：存储单元能容纳的二进制数据长度，影响数据操作的效率。 4. **总线工作原理** (P59) 总线传输周期包含四个阶段：申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段，确保数据在系统内部各组件间的高效传输。 5. **系统总线分类** (P43) - 数据总线：用于传递数据信息，连接各功能部件。 - 地址总线：指定数据来源或目的地的内存地址或I/O设备地址。 - 控制总线：发送控制信号，监控系统状态。 6. **总线控制方式** (P58) - 集中式总线控制：链式查询方式简单易扩充，但对故障敏感且优先级较低；计数器定时查询方式优先级可变但控制复杂；独立请求方式速度快但控制线多。 7. **数据传输方式** (P44) - 串行传输：逐位传输，成本低但速度慢，适合长距离或资源有限的情况。 - 并行传输：同时传输多位数据，速度快，适合短距离和高性能应用，但线路成本较高。 这些知识点涵盖了计算机组成原理的基础概念和设计原理，对于理解和掌握这门课程至关重要。