311077030-16171-10A_计算机组成和体系结构1

【计算机组成和体系结构知识点详解】 一、计算机硬件与软件等价原则 1. 硬件与软件等价原理指出，硬件和软件在本质上是等效的，通过这两种方式实现的功能运行速度相同。这个原则强调了软硬件设计的可替代性，即同样的功能可以通过硬件电路或软件程序来实现，其性能表现应该是类似的。但在实际应用中，由于物理实现的差异，硬件通常提供更快的速度，而软件则更灵活。 二、计算机组成原理 2. 在MARIE（一种简单的指令集计算机）中，存储地址寄存器（MAR）、存储数据寄存器（MBR）、程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）都是专用寄存器，它们用于特定的操作而非任意数据的存储。例如，PC用于存放下一条要执行指令的地址，而IR用于存放当前正在执行的指令。 三、汇编语言与机器语言 3. 汇编器是一种程序，它接收用符号语言编写的程序并生成等价的二进制机器语言。汇编语言源程序和机器语言目标程序之间存在一对一的对应关系。汇编器的工作包括符号解析、地址计算和错误检查等。 四、两步汇编器工作原理 4. 两步汇编器通常在第一次扫描时创建符号表，并在第二次扫描时完成从汇编语言到机器指令的完整翻译。这种方法确保了所有符号都能被正确解析和定位。 五、性能比较指标 5. 当我们比较两个系统的相对性能时，几何平均数比算术平均数更有帮助。因为几何平均数考虑了性能变化的比例，更能反映系统在各种操作中的相对表现。 二、名词解释 1. **MARIA的寄存器**：AC（累加器）负责存储计算中间结果；MAR（存储器地址寄存器）存储要访问的内存单元地址；MBR（存储器数据寄存器）用于暂存从内存读取的数据或要写入内存的数据；PC（程序计数器）存储下一条指令的地址；IR（指令寄存器）存放当前正在执行的指令。 2. **栈**：栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，常用于函数调用、内存分配和数据临时存储。 3. **同步总线与非同步总线**：同步总线的设备同时对时钟信号做出响应，所有传输都在同一个时钟周期内完成；非同步总线则允许各个设备根据自己的时序进行通信，不依赖统一的时钟。 4. **流水线技术**：是一种并行处理技术，通过将处理器的操作分解为多个独立的阶段，使得每个阶段可以同时处理不同的指令，提高处理器的吞吐量。 5. **寻址模式**：寻址模式是指CPU访问内存中数据的方式。常见的寻址模式有直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、相对寻址和变址寻址等，它们决定了如何确定数据的实际地址。 这些知识点涵盖了计算机组成和体系结构的基础概念，包括软硬件等价性、计算机内部结构、汇编语言处理过程、系统性能评估以及数据存储和处理的方式。理解这些概念对于深入学习计算机科学至关重要。