计算机组成_复习整理.pdf

计算机组成原理是计算机科学的基础，它涵盖了计算机硬件的各个组件及其相互作用。在这个复习整理中，我们关注几个关键概念：缓存（Cache）的性能、数值的二进制与十六进制转换、八四二一BCD码以及计算机指令系统的编码、存储器的组织结构和地址译码。 我们来计算Cache的命中率。Cache的访问时间是45ns，主存访问时间是200ns，整个系统的平均访问时间是58ns。如果设Cache的命中率为h，则未命中的情况下的访问时间为245ns（主存访问加Cache预读取）。根据平均访问时间的公式，我们有45h + (200+45)(1-h) = 58，解这个方程可得h = 93.5%，即Cache的命中率为93.5%。 接下来，我们讨论数值在不同进制间的转换。例如，将二进制数（1110100110.10101）转换为十六进制，先按每四位一组分成（1110 1001 10.1010 1000），然后将这些二进制组转换成对应的十六进制数，得到（3A6.A8）。同样地，可以将十六进制数（5B21.4F）转换为二进制数。 再者，我们看到关于八四二一BCD码的转换，这是一种用于表示十进制数的二进制编码方式。例如，（213.85）10转换为8421BCD码，首先是213转换为（0010 0001 0011），85转换为（1000 0101）。注意到小数点也需要一个位来表示，所以最终的8421BCD码是（0010 0001 0011.1000）。 指令系统设计中，9位的指令字长被分配了3位作为地址字段，这意味着最多可以有2^3=8个地址。这里设计了6条两地址指令和125条零地址指令。两地址指令的扩展码可能是000-XXX-XXX，而零地址指令的扩展码可能如101-XXX-XXX和110-000-000等。 我们关注存储器的组织和地址译码。当有16位地址总线时，全地址译码方案意味着每一个地址都对应一个唯一的存储单元。若用16K x 8bit的芯片构建64K x 8bit的存储器，我们需要4个这样的芯片，因为16K * 4 = 64K。每个芯片的地址范围分别是：0000H-3FFFH，4000H-7FFFH，8000H-BFFFH，C000H-FFFFH。在实际的系统总线连接中，译码器会根据地址总线的输入来选择哪个芯片进行数据传输，每个芯片的地址范围由其片选信号决定。连接图通常会显示地址总线、数据总线和控制信号如何连接到每个存储芯片的相应引脚上。 这份复习整理涵盖了计算机组成原理中的多个核心知识点，包括Cache效率分析、数值进制转换、BCD码、指令编码以及存储器的组织和地址译码。这些都是理解和设计计算机系统的基础。