1. 8421码:
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2. 原码—>补码: 正数不变,负数符号位不变,数值位取反加1
补码—>补码的相反数: 连同符号位一起取反加1
3. 原码、反码、补码相互转换:
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4. 移码: 等于补码的符号(第一位数字)位取反。
移码和补码的关系: 同一数值的移码与补码符号位相反,其它各位相同。
5. 定点数移位规则:
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6. 十进制负数转换成二进制:
例:-32转成二进制
1.(十进制)32=(二进制)00100000
2.(二进制)00100000逐位取反为:11011111
3. 二进制数+1得:11100000
7. 溢出判断:
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8. 原码一位乘法:
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9. RAM: 随机存取存储器,通常用作内存
ROM: 只读存储器,通常用作硬盘
10. 半导体存储芯片的基本结构及存取周期:
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n位地址
个存储单元 总容量 = 存储单元个数
存储字长 =
mByte
n对应地址线数目,m对应数据线数目
读写控制线:低电平写,高电平读
11. 主存储器:
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12. 大端方式和小端方式:
例:数据为 12345678H
大端方式:12 34 56 78
小端方式:78 56 34 12
13. 半导体随机存储器:
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14. DRAM的异步刷新: 是集中刷新和分散刷新的结合,一般刷新周期为2ms,在2ms内产生128次刷新请求,所以每隔15.6us内有0.5us的“死时间”
15. 存储器的存取周期是指: 存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔
16. Cache/主存系统命中率、平均访问时间问题:
17. 主存储器
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18. MAR与MDR
MAR:主存数据寄存器
MDR:主存地址寄存器
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19. 寻址方式
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20. CISC和RISC
CISC :
设计思路:一条指令完成一个复杂的基本功能
代表:×86架构,主要用于笔记本、台式机等
RISC:
设计思路:一条指令完成一个基本的“动作”,多条指令组合完成一个复杂的基本功能
代表:ARM架构,主要用于手机、平板
21. CPU的基本结构
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22. 指令周期的数据流
(1)取指周期
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(2)间址周期
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(3)中断周期
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23. 流水线的性能指标
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(1)吞吐率: 单位时间内流水线所完成的任务数量,或是输出结果的数量
(2)加速比: 完成同样一批任务,不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比。
设
表示不使用流水线时的执行时间,即顺序执行所用的时间,则
表示使用流水线时的执行时间,则
(3)效率: 流水线的设备利用率称为流水线的效率
24. 影响流水线的因素
(1)结构相关(资源冲突): 由于多条指令在同一时刻争用同一资源而形成的冲突称为结构相关。
解决办法:
1. 后一相关指令暂停一周期
2. 资源重复配置:数据存储器和指令存储器分开
(2)数据相关(数据冲突): 在一个程序中,存在必须等前一条指令执行完才能执行后一条指令的情况,则这两条指令即为数据相关。
解决办法:
1. 后推法
2. 数据旁路技术
3. 编译优化
数据的基本操作:读(R)、写(W)
冲突的基本类型:写后读(RAW)、读后写(WAR)、写后写(WAW)
(3)控制相关(控制冲突): 当流水线遇到转移指令和其他改变PC值的指令而造成断流时,会引起控制相关。
解决办法:
1. 尽早判断转移,尽早生成转移目标
2. 预取两个方向的目标指令
3. 加快和提前形成条件码
4. 提高转移方向的猜准率
24. 地址映射的三种方式
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25. I/O接口的基本结构
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26. 接口与端口
I/O端口是指接口电路中可以被CPU直接访问的寄存器。
- I/O方式简介
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28. 中断服务程序
中断服务程序的流程:
(1)保护现场:保存寄存器的内容,可以使用堆栈,也可以使用特定存储单元来进行保存
(2)中断服务(设备服务):对不同的I/O设备进行不同内容的设备服务
(3)恢复现场:通过出栈指令或取数指令把之前保存的信息送回寄存器中
(4)开中断
(5)中断返回:通过中断返回指令回到原程序断点处
单重中断:执行中断服务程序时不响应新的中断请求。
多重中断:又称中断嵌套,执行中断服务程序时可响应新的中断请求。
中断隐指令:
(1)关中断
(2)保存断点(PC)
(3)引出中断服务程序