311077030-16171-10B_计算机组成和体系结构1

【计算机组成和体系结构】是计算机科学中的核心概念，它主要研究如何设计和构建计算机的硬件和软件系统，以及它们如何协同工作以执行程序。在这个领域，有以下几个关键知识点： 1. **RISC (Reduced Instruction Set Computer) 和 CISC (Complex Instruction Set Computer)**：RISC 是一种计算机架构，它通过简化指令集来提高处理器性能，减少每条指令的执行周期，优化硬件资源。CISC 架构则包含更多的复杂指令，旨在在一个指令周期内完成更多操作，但可能需要更复杂的硬件支持。 2. **流水线（Pipelining）**：流水线技术是一种处理器设计策略，它将指令执行分解为多个独立阶段，每个阶段在一个独立的硬件单元中并行进行，从而提高处理器的吞吐量。例如，取指、解码、执行、写回等步骤可以在不同时间开始和结束，形成流水线效应。 3. **中断（Interrupts）**：中断是计算机硬件向操作系统报告事件的一种方式，如外部设备的输入请求或硬件错误。中断会暂停当前进程，保存状态，然后转而处理中断事件，处理完成后恢复原先的进程。 4. **间接寻址（Indirect Addressing）**：在计算机中，间接寻址允许指令引用一个内存地址，该地址存储了实际数据或指令的地址，而不是直接提供数据或指令。这样可以实现更灵活的内存访问和数据传递。 5. **空间局部性（Spatial Locality）**：这是指在一段时间内，如果一个位置被访问，那么其附近的位置也可能会被访问到。这一原理是缓存设计的基础，因为缓存会利用这个特性，预加载邻近的数据，以减少主存访问，提高速度。 6. **缓存写策略（Cache Write Policies）**：缓存管理数据写入的方式主要有两种类型：写直达（Write Through）和写回（Write Back）。写直达策略将数据立即写入主存，而写回策略则仅在缓存块被替换出时才将修改过的数据写回到主存。 **填空题答案：** 1. **中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入/输出设备（I/O Devices）** 2. **取指令（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）** 3. **22，20** （对于4M×16的内存，如果是字节寻址，需要22位地址；如果是字寻址，需要20位地址） 4. **8，5，4** （对于2M×16的内存，如果用256KB×8的RAM芯片构建且是字寻址，需要8个芯片；地址14在高位交错中位于第5银行，低位交错中位于第4银行） 5. **-32767** （如果内存是大端序，FE01代表-32767；如果是小端序，那么实际值是32769） 这些是计算机组成和体系结构中的基础概念，对理解计算机如何高效运行至关重要。在学习这门课程时，深入理解和掌握这些知识点有助于进一步探索计算机硬件的运作机制。