星辰火之梦

计算机=硬件+软件软件=系统软件+应用软件五大结构：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备之前以运算器为中心(运算器慢)，现在以存储器为中心(存储器慢)，谁慢谁中心软件层面三大层次：高级语言，汇编语言，机器语言软件层面五大层次：高级语言，汇编语言，操作系统，机器语言，微指令数据库管理系统是系统软件，数据库系统是应用软件处理器包含运算器和控制器，ALU是处理器核心，CPU即处理器原码：首位符号位，0正1负，数值位表绝对值，+0，-0。

某计算机采用大端方式，按字节编址。某指令中操作数的机器数为 1234 FF00H，该操作数采用基址寻址方式，形式地址 ( 用补码表示 ) 为FF12H，基址寄存器内容为 F000 0000H，则该操作数的最低有效字节所在的地址是某指令功能为 R[r2] ← R[r1] + M[R[r0]] ，其两个源操作数分别采用寄存器寻址、寄存器间接寻址。对于下列给定部件，该指令在取数及执行过程中需要用到的是。

MIPS处理器五级流水线中，涉及DRAM的是A. 取指阶段B. 译码阶段C. 执行阶段D. 访存阶段MIPS处理器五级流水线中，R型指令保存结果的阶段是A. 执行阶段B. 取指阶段C. 写回阶段D. 访存阶段在取指令操作之后，程序计数器中存放的是( )A. 当前指令的地址B. 程序中指令的数量C. 下一条指令的地址D. 当前指令需要数据的地址以下叙述中错误的是( )A. 指令周期的第一个操作是取指令。

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693总线的特性机械特性电气特性功能特性时间特性总线的分类片内总线系统总线通信总线总线的结构单总线结构双总线结构三总线结构总线的指标总线时钟周期/总线时钟频率总线传输周期/总线工作频率总线位宽/总线带宽信号线数同步/异步异步通信方式不互锁半互锁全互锁总线的周期主模块/从模块申请阶段寻址阶段传输阶段结束阶段仲裁方式(重点)

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693缓存缓存缺失处理装入后访问尽早重启请求字优先缓存替换策略最近最少使用法LRU先进先出法FIFO最小使用频率法LFU随机法RAND缓存写策略全写法写回法缓存性能分析缓存数据容量与实际容量缓存加权访问时间缓存相对内存加速比缓存映射方式直接映射组相联映射全相联映射缓存地址结构全相联：块号+块内偏移直接映射：标记号+索引号+块内偏移组

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693流水线的三种冒险结构冒险数据冒险问题在于：下一条指令的数据依赖于上一条指令的数据，但是上一条指令数据需要WB阶段才能写回寄存器相当于：本来是要准备写后读(RAW,read after write)的，结果成了读后写(WAR,write after read)，结果自然有问题旁路：提前将需要的数据转发回去注：红线部分表示增加的数据通路，序号代表执

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693明显可以看到，流水线作业后，总时间明显减少了！性能加速比=单周期指令平均消耗周期数/流水线指令平均消耗周期数

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目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693指令执行阶段单个时钟周期内执行单个阶段，指令执行有序执行执行数据通路注：上述图中ALUOp=01应该为：ALU执行减法执行过程解析取指-IF阶段主要任务：从内存中取出指令，并计算下一条指令的地址从内存取出指令：控制器设置控制信号MemRead和IRWrite有效，将IorD置0以选择PC作为内存地址来源计算下一条地址：控制器置控制信号ALUSrcA为

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693多周期数据通路多周期控制信号

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目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693数据通路概念指令和数据所经过的部件和路径称为数据通路数据通路的设计与理解需要了解各类型指令，是如何在硬件上执行的。上一篇已经介绍了各硬件部件，现在对此进行展开。取指与PC自增R型指令LW指令SW指令R型指令与访存指令的数据通路合并Beq指令数据通路再合并：表格法设计多路选择器多路选择器的设计是根据表格里面单个部件的单个输入端口(比如Adde

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693MIPS寄存器MIPS指令格式MIPS寻址方式寻址方式分为指令寻址和数据寻址。对指令地址的寻找称为指令寻址，对数据地址的寻找称为数据寻找。指令寻址顺序寻找：按指令存储顺序自动寻址，如程序计数器PC寻址寄存器寻址：指令地址在寄存器中，访问寄存器获得指令地址PC相对寻址：给出一个立即数，和PC中地址相加得到指令地址伪直接寻址：参考MIPS指令中的无条件

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693CPU的组成CPU由运算器和控制器组成，完成对指令控制执行的功能。CPU的控制器负责协调并控制计算机各部件执行程序的的指令序列，完成取出指令，分析指令，执行指令操作。CPU的运算器对数据进行加工处理，完成数据运算，如算术运算，移位运算CPU的功能部件CPU的功能部件：指令地址部件，指令寄存部件，译码部件，执行部件，控制逻辑部件指令地址部件指明当前要读取的

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693缓存缺失及其处理缓存替换及其处理当被替换的数据块涉及写操作时，需要进行额外处理，以保证内存与缓存数据同步缓存性能及其分析注；多级缓存的访问时间按照概率论的思路进行加权计算即可...

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693主存与缓存之间的映射映射方式：全相联映射，直接映射，组映射全相联映射CPU在内存寻址时，计算访问存储字对应内存数据块的块号，然后去缓存中查找，看是否有对应数据块，若有，则命中进行操作；否则，继续访问内存。offset是块内偏移，用于命中后找到指定数据块，去数据块内部找到指定的字(word)直接映射标记Tag,索引Index,Offset块内偏移

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693局部性原理缓存产生的背景缓存工作原理缓存存储结构缓存工作过程

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693内存一般采用DRAM，内存容量扩展实质上是存储芯片的扩展存储扩展字扩展相当于把多个存储芯片并联；位扩展相当于把多个存储芯片串联字扩展与位扩展混合扩展总结...

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693存储芯片的认识随机存储器是由多块存储芯片组成的，单块存储芯片结构如下：存储矩阵里面存放数量众多的存储单元，每个存储单元有可能是8位，也有可能是4位。译码驱动负责翻译地址线传过来的地址，以此选择究竟是哪个存储单元被选中读写控制线决定访问操作是读操作还是写操作，并进行相应的控制数据线负责在读操作时传出被选中的存储单元数据，写操作时负责接收数据片选线决定是那一块存

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693半导体存储器的分类半导体存储器分为随机存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)。随机存储器特点就是断电信息丢失，具有易失性；只读存储器特点就是永久保存，断电续存。随着需求发展，如今的只读存储器也具有了可写特性。按照ROM原始定义，固态硬盘属于ROM。随机存储器RAM又可以分静态RAM(SRAM,St

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693存储器的分类半导体存储器：例如内存磁介质存储器：例如机械硬盘光盘存储器：例如光盘现在主流发展的是半导体存储器，磁介质存储器由于相对半导体存储器价格便宜也有一定市场，光盘存储器正逐渐被淘汰。存储器的性能指标存储容量：存储字数*存储字长，存储字数表示存储器的地址空间大小，存储字长表示一次存取操作的数据位数(如8位)注：存储周期大于访问时间原因，在进

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693浮点数的表示浮点数加减法运算过程由于浮点数尾数的小数点均固定在第一位数值前，可以预见浮点数的运算实质上是定点数运算。但是由于阶码的不同，尾数对应小数点位置实际是不同的，需要通过转化使小数点对齐后，才能直接进行加减运算。浮点数加减运算大致可以分为如下几步：对阶：使两小数点位置对齐尾数运算：尾数进行加减运算规格化：为增加有效数字尾数，提高运算精度，必须对其

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693移位运算逻辑移位无符号数的移位称为逻辑移位，移位规则为：逻辑左移，高位丢弃，低位补0；逻辑右移，高位补0，低位丢弃。如0000100，逻辑左移1位为0001000；逻辑右移1位为0000010算术移位有符号数的移位称为算术移位，移位规则为：符号位不变，数值位按规则移位数值位的移位规则为：对原码，左移高位丢弃，低位补0；右移高位补0，低位丢弃对反码，左移高位丢

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693基本概念有符号数与无符号数计算机中，数的存放形式都是n位二进制数，为了区分正负性，往往把第一位空下来作为符号位，此种数就是有符号数。若在特定的应用中不需要负数，那么符号位自然就没有必要，此时二进制的每一位都是有效位，此种数就是无符号数。通常对有符号数来说，0表示正，1表示负，第一位表示符号位，其余为数值位，二进制数=符号位+数值位。若采用3位二进制数表示数时，对无符号

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目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693概述MIPS汇编实现循环汇编，主要实现C语言中的三类语句：if-else分支语句while-for循环语句switch-case分支选择if-elsewhile-forswitch-case...

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693汇编程序的概念汇编程序是指用汇编语言写出的程序，在此重点讨论MIPS架构处理器下的汇编程序。MIPS汇编程序一行只能放一个指令，每个指令翻译成机器语言均为32位二进制数，由此与指令格式相关知识对应。下面即为一个MIPS汇编程序：注：#号后面的为注释汇编程序的常识实现的基本功能基本的算术运算基本的逻辑运算基本的移位运算基本的分支语句基本的跳转

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693寻址方式概述一般来讲，程序由数据和指令构成，指令指导操作，数据提供操作对象，指令和数据在运行时都是存在内存中的，对它们的寻址需要特定的方法。寻址方式分为指令寻址和数据寻址。对指令地址的寻找称为指令寻址，对数据地址的寻找称为数据寻找。指令寻址顺序寻找：按指令存储顺序自动寻址，如程序计数器PC寻址。内存一般按字节(Byte)编址，一条指令32位，4个字节，那么下一条指令

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693运算指令数据传送指令分支指令跳转指令附表

寄存器的地位寄存器是CPU处理器中的存储器，对CPU特别重要。在存储层次中，寄存器往往读写速度最快，单位价格最贵MIPS寄存器使用寄存器表示时，用寄存器号或者寄存器名，如 $0 或者 $zeroMIPS处理器有32个通用寄存器，按照约定俗成，各个寄存器都有特定的用途注：关于寄存器，在此只是初步介绍，更深一步的理解需要后面的学习，此处基本了解即可。...

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693MIPS指令格式MIPS的指令是32位的，相当于一条指令的含义与操作细节完全由32个二进制数完全决定。对32位二进制数的不同划分使用，构成了不同的指令格式。MIPS指令集有三种指令格式：R型指令，I型指令，J型指令MIPS处理器(MIPS CPU)中，具有存储功能的部件是寄存器，即CPU与内存的数据交换本质为寄存器与内存的数据交换。MIPS处理器中的通用寄存器共3

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693MIPS指令类型MIPS指令类型的分类主要依据指令的操作性质来分类的，可分为运算指令，分支指令，跳转指令，数据传送指令。这几种指令类型各有特色，在MIPS处理器的底层电路逻辑实现中，也会针对这五类分别设计。运算指令算术运算加法：A+BA+BA+B减法：A−BA-BA−B注：乘法，除法，乃至其他更高级的运算，本质上都可以有最基本的加法减法运算实现，关于关系的转

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693处理器的出现CPU，真名叫中央处理器（Central Processing Unit）是计算机的大脑，作为计算机系统的运算和控制中心，在计算机中处于绝对的核心地位和统治霸权。众所周知，计算机系统由五部分组成：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备，这几部分各司其职，协同合作，统筹的模型早在计算机起源设计之初就被大神冯诺依曼界定。在1971年的时候，Intel首次

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693计算机的组成计算机由硬件和软件组成。硬件是计算机的物理部分，可以实现计算机最基本的操作行为。软件是使计算机实现各种功能的程序集合。包括系统软件、应用软件两大类。用户通过软件实现硬件资源的利用，完成特定的任务，比如听音乐，看视频，浏览网页等等。根据冯诺依曼的计算机模型，计算机又可以分为五大部分：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备。输入设备和输出设备统称

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693冯诺依曼计算机模型计算机由运算器、存储器、控制器和输入输出部分组成指令和数据用二进制表示，两者在形式上没有差别指令和数据存放在存储器中，按地址访问指令有操作码和地址码两个部分组成，操作码指定操作性质，地址码指定操作数位置采用"存储程序"方式进行工作该模型是计算机组成原理的基本轮廓，后续的学习基本由此深入展开。现代计算机中：数据库管理系统是系统软件，数据库

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693IO控制方式(重点)主机与IO设备之间可以通过各种方法实现通信，各种方式在代价，性能，着重点方面都有差异常见的IO控制方式：程序查询方式，程序中断方式，DMA方式程序查询方式程序中断方式注：实现应用程序和操作系统的切换称为软中断，与之相反的是硬中断程序中断IO方式具体流程DMA方式...

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693I/O接口的概念I/O接口的功能I/O接口的结构注：I/O接口即I/O控制器，或者叫设备控制器I/O接口的编址

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693总线的概念总线的特性总线的分类片内总线∶芯片内部连接各元件的总线，如CPU内部的总线通信总线∶用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信系统总线∶CPU、主存、I/O部件之间传递信息的公共通道。一般分为数据总线、地址总线，控制总线，分别对应数据传输，数据地址，控制信号。总线的结构总线结构主要有三种：单总线结构，双总线结构，三总线结构

目录https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314298系统概述系统概述 组成与结构系统概述 概念与性能数据运算数据运算 各种码的运算数据运算 定点数加减与移位运算数据运算 浮点数表示与加减运算存储系统存储系统 存储器的层次结构存储系统 半导体存储器存储系统 存储芯片结构存储系统 内存容量扩展存储系统 缓存工作原理存储系统 缓存映射机制存储系统 缓存替换策略与性能分析MIPS处理器MIPS处理器