【程序員基礎必備】計算機組成原理概念大全

計算機組成原理是大學中的專業必修課，也是程序員需要掌握的專業知識。如果你想深入了解一臺計算機，甚至是自己設計一臺計算機，體系結構是必不可少的一門課程，而組成原理是計算機體系結構入門的版本。所以說計算機組成原理是非常重要的一門課程，本文總結了五十個組原中的重要概念，供大家學習。

計算機系統：計算機系統包括硬件和軟件。

主機：主機包括運算器、控制器和存儲器。

機器字長：CPU一次能處理數據的位數，通常與CPU的寄存器位數有關。

存儲容量：包括主存容量和輔容量，是存放二進制代碼的總位數。

指令字長：指令字長是指機器指令中二進制代碼的總位數。

存儲字長：存儲字長是指存儲單元中存放二進制代碼的總位數。

總線：是指連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質。

系統總線：是指CPU、主存、I/O設備各大部件之間的信息傳輸線。按傳輸內容的不同，又分為數據總線、地址總線和控制總線。

通信總線：是指連接計算機系統之間或計算機系統與其它系統之間的信息傳輸線。

總線主設備：是指獲得總線控制權的設備。

總線從設備：是指被主設備訪問的設備，只能響應從主設備發來的各種總線命令?！?/p>

總線仲裁：即總線判優，主要解決多個主設備申請占用總線時，由總線控制器仲裁出優先級別最高的設備，允許其占用總線。

什么是總線判優？為什么需要總線判優？總線判優就是當總線上各個主設備同時要求占用總線時，通過總線控制線，按一定的優先等級順序確定某個主設備可以占用總線。因為總線傳輸的特點就是在某一時刻，只允許一個部件向總線發送信息，如果有兩個以上的部件同時向總線發送信息，勢必導致信號沖突傳輸無效，顧需用判優來解決。

什么是總線通信控制？為什么需要總線通信控制？總線通信主要解決通信雙方如何獲知傳輸開始和傳輸結束，以及通信雙方如何協調配合。因為總線是眾多部件共享的，在傳送時間上只能用分時方式來解決，所以通信雙方必須按某種約定的方式進行通信。

異步通信與同步通信的主要區別是什么？同步通信和異步通信的主要區別是前者有公共時鐘，總線上的所有設備按統一的時序、統一的傳輸周期進行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯絡;后者沒有公共時鐘，沒有固定的傳輸周期，采用應答方式通信,具體的聯絡方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方沒有相互制約關系:半互鎖方式通信雙方有簡單的制約關系;全互鎖方式通信雙方有完全的制約關系。其中全互鎖通信可靠性最高。

總線寬度：通常指數據總線的根數。

總線帶寬：總線的數據傳輸率，指單位時間內總線上傳輸數據的根數。

總線復用：指同一條信號線可以分時傳輸不同的信號。

總線傳輸周期：總線周期通常指的是CPU完成一次訪問MEM或I/O端口操作所需要的時間。

異步通信中請求與回答有哪幾種互鎖關系？不互鎖、半互鎖、全互鎖

主存：主存又稱為內存，直接與CPU交換信息。

輔存：輔存可作為主存的后備存儲器，不直接與CPU交換信息，容量比主存大，速度比主存慢。

緩存：緩存是為了解決主存和CPU的速度匹配，提高訪存速度的一種存儲器。

控存：控存是微程序控制器中用來存放微指令的存儲器，通常由應比主存更快。

虛存：虛存是為了解決擴大主存容量和地址分配問題，把主存和輔存統一成一個整體。

RAM：RAM是隨機存取存儲器，在程序的執行過程中既可以讀出信息又可以寫入信息。

ROM：ROM是只讀存儲器，在程序執行過程中只能讀出信息，不能寫入信息。

PROM:PROM即可一次性編程的只讀存儲器。

EPROM:EPROM即可擦洗的只讀存儲器，利用紫外線抹去原有信息，可多次編程。

EEPROM:EEPROM即電可改型只讀存儲器，可多次編程。

讀時間：讀時間是從CPU給出地址信號到被選單元的內容讀到數據線上的這段時間，讀周期大于讀時間。

讀周期：讀周期是存儲器進行連續兩次讀操作的最小間隔時間。

寫時間：寫時間是從CPU給出地址信號后，將數據線上的信息寫入被選單元中所需的時間，寫周期大于寫時間。

寫周期：寫周期是存儲器進行連續兩次寫操作的最小時間間隔。

存取周期：存取周期是存儲器進行連續、獨立的操作之間所需的最小間隔時間。

存取時間：存取時間分為讀時間和寫時間。

存儲容量:存儲容量是存儲器存放二進制代碼的總數量。

存儲元:存儲元即存儲一位二進制代碼的基本單元電路。

存儲單元地址：存儲單元由若干個存儲元組成，用來存放多位二進制代碼。許多存儲單元組成存儲器。為了便于訪問存儲器的任一單元，對每一個存儲單元按一定順序給予一個地址編號，稱為存儲單元地址。

存儲字：存儲單元中二進制代碼的組合即為存儲字。

存儲字長：存儲單元中二進制代碼的位數成為存儲字長。

什么是刷新？動態RAM靠電容存儲電荷原理存儲信息，電容上的電荷要放電，信息既丟失。為了維持所存信息，需在一定時間內，將所存信息讀出再重新寫入，這一過程稱為刷新。刷新是一行一行進行的，由CPU自動完成。刷新通?？煞譃榧兴⑿?、分散刷新和異步刷新。

什么是通道？通道的基本功能是什么? 通道是一個具有特殊功能的處理器，它有自己的指令和程序，專門負責數據輸入輸出的傳輸控制。通道受CPU的I/O指令啟動、停止或改變其工作狀態。通道的基本功能是按I/O指令要求啟動I/O設備，執行通道指令，組織I/O設備或主存進行數據傳輸，向CPU報告中斷。

I/O編址方式有幾種？各有何特點？I/I編址方式有兩種：統一編址和不統一編制（單獨編址）。所謂統一編址既在主存地址空間劃出一定的范圍作為I/O地址，這樣通過訪存指令即可實現對I/O的訪問。所謂不統一編址即I/O和主存的地址是分開的，I/O地址不占主存空間，故這種編址不影響主存容量，但訪問I/O時必須有專用的I/O指令。

通道指令：通道指令又叫通道控制字，它是通道用于執行I/O操作的指令，他可以由管理程序存放在主存的任何地方，由通道主存取出并執行。

通道程序：通道程序由通道指令組成，他完成某種外圍設備與主存傳送信息的操作。

周期挪用：周期挪用即在?DMA傳送方式中，當I/O設備沒有DMA請求時，CPU按程序的要求訪問主存，一旦I/O設備有?DMA?請求并與CPU訪存發生沖突時,CPU?要暫停一個存取周期訪存，把總線控制權讓給DMA.這就好比I/O設備挪用了CPU的訪存周期，故稱周期挪用或周期竊取。

什么是向量地址？何時形成向量地址？向量地址是存放服務程序入口地址的存儲單元地址，它由硬件形成。當有中斷請求并且排隊選中時，通過由組合邏輯電路組成的向量地址形成部件可形成向量地址。

什么是關中斷？關中斷有什么意義？在CPU中有一個允許中斷觸發器，當其為“1”狀態時，允許CPU響應中斷，當其為“0”狀態時，CPU不能響應中斷。使允許中斷觸發器置“0”即為關中斷，意味著不允許CPU響應任何中斷。

多重中斷：如果CPU在執行某一中斷服務程序過程中，又遇到了新的更高級的中斷請求，CPU暫停原中斷的處理，而轉去處理新的中斷，待處理完畢后，再返回繼續處理原來的中斷，這種中斷稱為多重中斷，也稱中斷嵌套。

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