天津理工大学中加班计算机组成原理期末复习PPT

简介：
本PPT为天津理工大学中加班学生专用于《计算机组成原理》课程期末复习的学习资料，涵盖课程核心知识点与重要概念，帮助学生系统化地理解和记忆课程内容。 根据给定的文件内容，我们可以详细解析并扩展相关知识点。 ### 计算机组成原理 #### 负数的补码表示及其转换 **知识点解析：** - **概念介绍：** - 补码是计算机内部用来表示负数的一种方式，在二进制系统中广泛应用。 - 得到一个负数的补码形式，可以通过以下步骤实现： 1. 将该数值的绝对值转为二进制； 2. 对得到的二进制数进行按位取反操作； 3. 最后加1。 - **示例：** - 把十进制数-50转换成8位补码形式。 - 先将50转为二进制，即得00110010。 - 取反得到的结果是11001101。 - 再加一变为：11001110。 - 因此-50的8位补码形式表示为：11001110。 #### 布尔代数与卡诺图简化 **知识点解析：** - **卡诺图介绍：** - 卡诺图是一种图形化方法，用于简化布尔函数表达式。 - 它通过将所有可能的变量组合排列在一个表格中，并用1或0标记每个函数值的位置来实现这一目的。这种方法使得最小项之间的相邻性可以直观地被识别出来。 - 最终目标是通过圈组最小项的方式来消除冗余变量，从而简化逻辑表达式。 - **示例：** - 给出一个卡诺图后要求从中找出正确的最小项圈组。 - 正确的圈组应该是能够包含尽可能多的相邻1，并且每个圈都尽可能大以达到最大程度的简化效果。 #### 编码方式 **知识点解析：** - **编码方式介绍：** - 在二进制编码中，每一个状态用log2K个比特来表示，其中K是总的可能状态数。 - 而在一位热编码(One-hot Encoding)下，对于K种不同的状态需要使用K个比特来进行唯一标识，在任意时刻只有一个比特被激活。 - **优缺点对比：** - 使用二进制编码可以节省空间，但可能导致相邻状态之间变化较大，容易受到噪声的影响。 - 相对而言，一位热编码虽然占用较多的空间资源，但是由于每次仅有一个比特发生改变所以能够有效减少噪声带来的影响。 #### MIPS指令格式 **知识点解析：** - **MIPS概述：** - MIPS是一种精简指令集计算机(RISC)，其特点是拥有简单的指令集。 - 指令通常由操作码、寄存器编号以及立即数等部分组成，便于理解和执行。 #### 控制单元与算术逻辑单元 **知识点解析：** - **控制单元(Control Unit, CU)：** - 控制单元负责从内存中取出指令并解码后产生必要的控制信号来指导其他硬件组件完成指定的操作。 - 其核心任务包括对指令的解释和生成相应的控制信号。 - **算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit, ALU)：** - 算术逻辑单元执行基本的算术运算（如加减乘除）以及逻辑运算（如与、或、非等操作），是处理器中的关键组成部分之一，主要用于处理数据。 #### CPI计算 **知识点解析：** - **CPI(平均每条指令所需的时钟周期数)公式：** - CPI = Σ(每种类型指令的数量 × 每种类型指令所需的时钟周期数) / 总指令数 - 给定不同类型的指令数量和各自所需的时间，可以计算出总的CPI。 #### 指令周期与PCI总线仲裁方案 **知识点解析：** - **指令周期介绍：** - 它是指从读取一条新的指令到执行这条新指令完成所需要的时间。 - 包括了取指、译码和执行等阶段在内的整个过程。 - **PCI总线仲裁方式：** - PCI总线仲裁指的是当多个设备请求访问同一PCI总线时，如何决定哪一设备优先获得使用权的过程。 - 常见的实现机制是基于优先级的策略来确定先用权者。 #### Cache写策略 **知识点解析：** - **Cache写策略分类：** - 写直达(Write Through, WT)：数据同时被写入到缓存和主存储器中。 - 写回(Write Back, WB)：仅将数据写入缓存，直到替换时才将其刷新至主存储器。 -