计算机组成原理复习与概念解析

"计算机组成习题" 这些习题涵盖了计算机组成的基础知识，涉及了计算机硬件、存储系统、总线结构以及缓存管理等多个方面。以下是这些知识点的详细说明： 1. **主机**: 主机是计算机的核心，包括硬件（如CPU、内存、I/O设备等）和软件（操作系统和应用软件）。 2. **CPU**: 中央处理器，由运算器和控制器组成，负责执行计算机的指令和计算任务。 3. **主存**: 存储体M，包括存储单元和控制电路，用于存储当前运行程序的数据和指令。 4. **存储单元**: 基本的存储元素，能存储一个二进制位（0或1）。 5. **存储字**: 由多个存储元件组成的连续二进制位序列，代表一个数据单位。 6. **存储字长**: 存储字的位数，决定了CPU一次可以处理的数据量。 7. **存储容量**: 包括主存和辅存的总存储空间，衡量计算机存储信息的能力。 8. **机器字长**: CPU一次能处理的二进制位数，常与寄存器位数相同。 9. **指令字长**: 指令的二进制代码长度，决定了CPU可执行指令的复杂度。 10. **PC（程序计数器）**: 用于保存下一条要执行的指令地址。 11. **IR（指令寄存器）**: 用于暂存当前正在执行的指令。 12. **CU（控制单元）**: 控制整个CPU的操作。 13. **ALU（算术逻辑单元）**: 执行算术和逻辑运算。 14. **ACC（累加器）**: 用于临时存储运算结果。 15. **MQ（乘商寄存器）**: 在浮点运算中用于存储乘积或商。 16. **MAR（存储器地址寄存器）**: 存储将要访问的内存单元地址。 17. **MDR（存储器数据寄存器）**: 用于暂存从内存读取或向内存写入的数据。 18. **I/O（输入/输出）**: 计算机与外部设备之间的数据传输接口。 19. **MIPS（每秒百万指令）**: 用来衡量计算机性能的指标，表示计算机每秒能执行的指令数量。 习题二涉及到计算机更新换代的依据，通常基于速度、效率、容量、兼容性和成本等因素。对未来的设想可能包括更快的计算速度、更高级的纳米技术、量子计算等。 习题三中提到的**总线**是连接计算机各组件的数据传输通道。**系统总线**是连接CPU、内存和I/O设备的总线。**总线宽度**是总线上同时传输的数据位数，**总线带宽**则表示总线的数据传输速率。**时钟同步/异步**指总线操作是否依赖统一的时钟信号。**总线复用**是指一条总线同时传输不同类型的信息。**总线周期**是完成一次总线操作所需的时间。**通信控制**涉及总线的仲裁、数据传输和错误处理。**同步通信**是指数据在时钟信号的控制下同步传输，而**比特率**是每秒传输的比特数。**分散连接**和**总线连接**指的是不同设备通过总线连接的方式。**存储总线**、**I/O总线**和**片内总线**分别服务于存储器、I/O设备和内部组件。**串行通信**和**并行通信**分别是以串行方式和并行方式传输数据。 习题四涉及了存储系统的高级概念。**全相联映射**允许主存中的任何一块都可以映射到CACHE的任何一块。**近期最少使用算法（LRU）**是一种常用的替换策略，选择最近最少使用的数据块替换出CACHE。**EPROM**是可擦除可编程只读存储器，可以通过紫外线进行擦除。**CACHE**的特点包括高速、小容量和高成本，用于提高数据访问速度。**动态存储器刷新**是为了防止电荷泄漏导致数据丢失，需要定期刷新存储单元。**半导体动态RAM（DRAM）**需要定期刷新，而**静态RAM（SRAM）**则不需要，但DRAM功耗低，SRAM速度快。**分级存储体系**的主要目的是平衡速度与成本，使用高速小容量的CACHE和低速大容量的主存。 最后的题目考察了直接映射和组相联映射的CACHE工作原理，包括地址格式、位数计算以及块映射。这些问题需要根据存储器的大小、块大小和映射方式来解决。 这些习题覆盖了计算机组织和设计的基础概念，对于理解计算机如何运作至关重要。通过解答这些习题，学生可以深入掌握计算机硬件的各个组成部分及其相互作用。