第1章 計算機硬件基礎

　　1、計算機基本組成是馮諾依曼型，即計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備5部分組成。其中運算器和控制器合稱中央處理器。內(nèi)存儲器和中央處理器稱為主機。不屬于主機的設備者是外部設備(外設)，包括輸入、輸入設備和外存儲器。

　　2、運算器由算術邏輯部件(ALU)和寄存器組成，進行算術和邏輯運算。

　　3、控制器解釋和執(zhí)行指令，協(xié)調(diào)。包括指令寄存器(存放指令)、程序計數(shù)器(存放指令地址)。

　　4、存儲器，存放數(shù)據(jù)和程序，通過地址線和數(shù)據(jù)線與其他部件相連。

　　分為高速緩沖存儲器(由雙極型半導體組成，其速度接近CPU,臨時存放數(shù)據(jù)和指令);主存器(由MOS半導體存儲器構成，存放運行時的程序和數(shù)據(jù));輔助存儲器或外存儲器(由磁表面存儲器組成，容量大，存放大量程序數(shù)據(jù)，需要調(diào)入主存后被CPU訪問)。

　　5、CPU直接訪問的存儲器為內(nèi)存儲器，包括高速緩存和主存，它們不斷交換數(shù)據(jù)。

　　6、輸入輸出設備指既可輸入信息也可輸出信息，包括磁盤機、磁帶、可讀寫光盤、CRT終端、通信設備(MODE)、數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換設備。

　　7、圖像必須以50幀/秒-70幀/秒速度刷新，才不會閃爍。

　　8、分辨率640*480,回掃期是掃描期的20%,幀頻為50時，行頻為480÷80%*50=30KHZ,水平掃描期=1/30=33毫秒，讀出時間=33*80%÷640=40-50毫秒。

　　9、并行性佛計算機可同時進行運算和操作的特性，包括同時性和并發(fā)性。同時性指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生，并發(fā)性指兩個或多個事件在同一時間間隔發(fā)生。

　　10、計算機系統(tǒng)提高并行性措施有3條途徑：時間重疊即時間并行技術(指多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊使用同一硬件設備);資源重復即空間并行技術(重復設置硬件資源，以數(shù)量取勝);資源共享(多個任務按時間順序輪流使用同一硬件設備)。

　　11、計算機系統(tǒng)分為SISD(單指令流單數(shù)據(jù)流如單處理機)、SIMD(單指令流多數(shù)據(jù)流如并行處理機)、MISD(多指令流單數(shù)據(jù)流很少見)、MIMD(多指令流多數(shù)據(jù)流如多處理機)。

　　12、流水線處理機系統(tǒng)是把一個重復過程分解為若干子過程，各子過程間并行進行，是一種時間并行技術。其時間=單條指令執(zhí)行時間+最大時間*(N-1)(N為指令數(shù))。

　　13、串行執(zhí)行方式優(yōu)點是控制簡單、節(jié)省設備，缺點是執(zhí)行指令速度慢、功能部件利用率低;重疊執(zhí)行方式優(yōu)點是執(zhí)行時間縮短、部件利用率提高。

　　14、并行處理機也稱陣列式計算機，是一種SIMD,采用資源重復并行性。

　　15、多處理機是MIMD計算機，與并行性處理機的本質(zhì)差別是并行性級別不同。多處理機實現(xiàn)任務作業(yè)一級的并行，而并行處理機只實現(xiàn)指令一級并行。

　　16、復雜指令集計算機(CISC)的特點是：使目標程序得到優(yōu)化、給高級語言提供更好的支持、提供對操作系統(tǒng)的支持。缺點是增加計算機研制周期和成本、難以保證其正確性、降低系統(tǒng)性能、造成硬件資源浪費。

　　17、精簡指令系統(tǒng)計算機(RISC)的特點是指令數(shù)目少、長度固定、指令可以同一機器周期內(nèi)完成、通用寄存器數(shù)量多。

　　18、CISC和RISC的區(qū)別：設計思想上的差別，RISC是將不頻繁使用的功能指令由軟件實現(xiàn)，優(yōu)化了硬件，執(zhí)行速度更快、指令編譯時間縮短，RISC是發(fā)展的方向。

　　19、存儲器層次結(jié)構是把不同容量和存取速度的存儲器有機地組織在一起，程序按不同層次存放在各級存儲器中，具有較好的速度、容量和價格方面的綜合性能指標。形成主存輔存層次和高速緩存主存層次。

　　20、存儲器技術指標包括存儲容量、存取速度、可靠性(平均間隔時間MTBF越長可靠性越高)，存取周期(一次完整的讀寫時間)大于寫時間和讀時間。

　　21、CPU訪問高速緩存的時間為訪問主存時間的1/4-1/10.CPU訪問的內(nèi)容在高速緩沖中為命中，否則為不命中或失靶。命中率=(主存讀寫時間+高速緩存的讀寫時間-平均讀寫時間)/主存讀寫時間。

　　22、計算機發(fā)展三個階段：一是批處理方式、二是分時處理和交互作用方式、三是分布式和集群式。

　　23、計算機應用領域：科學計算機、信息管理、計算機圖形與多媒體技術、語言文字處理、人工智能。

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