计组期末复习

1.顺序存储和交叉存储

顺序存储又称高位交叉编址

交叉存储又称 低位交叉存储

低位交叉存储连续取n个字所需的时间为
$$
t_1=T+(n-1)τ
$$
高位交叉存储连续取n个字所需的时间为
$$
t2=nT
$$

$$
带宽=\frac{bit}{s}
[这里的是单位]
$$

2.冯·诺依曼

冯·诺依曼计算机的主要设计思想是以“存储程序”为基础，是以运算器为中心的。

主要组成部分有：运算器，控制器(前两个合起来称为CPU)，存储器，输入设备和输出设备五大部件。

3.动态存储器

  刷新的目的：由于存储单元被访问是随机的，有可能某些存储单元长期得不到，不进行存储器的读/写操作，其存储单元内的原信息将会慢慢消失，为此，必须采用定时刷新的方法。

常用的刷新方式：

1. 集中刷新：集中刷新是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读/写操作。

2. 分散刷新：分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成、

3. 异步刷新：既可缩短“死时间”，又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点。

4.微指令、指令

指令：指挥机器工作的指示和命令

微指令：把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息，存储在控制存储器里，称为一条微指令

机器指令和微指令之间的关系：
(1) 一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令构成的。因此，一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简而言之，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。

(2)从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系上看，前者与内存储器有关，而后者与控制存储器（它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。其中，微指令寄存器又分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分）有关，与此相关也有相对应的硬设备。

(3)从一般指令的微程序执行流程图可以看出。每个CPU周期就对于一条微指令。这就告诉我们怎么设计微程序，也将使得我们进一步体验到机器指令很微指令的关系。

5.Cache主存地址映射

1. 直接映射(一对多的方式)
2. 全相连映射 （多对多）
3. 组相连映射

更多可参考：Cache与主存的三种地址映射详细解读

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  主存容量为 512 K * 16 位，Cache容量为 4096 * 16 位，块长为4个16位的字，访存地址为字地址

Cache 容量为 $4096 = 2^{12}$ 字，则 Cache 字地址为 12 位

块长为4，且访存地址为字地址，字块内地址为 $log_2 4=2$

主存容量为 $512 K = 2^{19}$ 字，主存地址为 19 位

  对于直接映射和全相连映射则有

主存字块标记 = 19 - 12 = 7

Cache字块地址 = $log_2\frac{4096}{4}=log_2{2^{10}}=10$

字块内地址 = 2

  对于二路组相连， 一个组内有两块，

则 Cache 共分为 $\frac{2^{10}}{2}=2^9$ 组，即 组地址为 9， 主存字块标记 = 19 - 9 -2 =8

四路组相连，一个组内有 4块，则 Cache 共分为 $\frac{2^{10}}{4}=2^8$ 组

直接映射：
| 主存字块标记（7） | Cache字块地址（10） | 字块内地址（2） |

全相连映射：
| 主存字块标记（17） | 字块内地址（2） |

二路组相连映射：
| 主存字块标记（8） | 组地址（9） | 字块内地址（2） |

1. 字地址：字地址是用于定位字块内某个字（word）的地址。在一个字块内，通常会有多个字，每个字都有一个唯一的字地址。字地址的位数取决于字块内字的数量。
2. 字节地址：字节地址是用于定位字内某个字节（byte）的地址。由于一个字通常由多个字节组成（例如，32位系统中的一个字通常由4个字节组成），因此需要使用字节地址来进一步定位字内的数据。

对于字块内地址：

假设有一个存储系统，其中每个字块包含16个字，每个字32位（即4个字节）。

1. 按字寻址：
   • 字地址位数：由于每个字块包含16个字，因此字地址需要4位二进制数来表示（因为2^4 = 16）。
   • 字块内地址位数：在这种情况下，字块内地址就等于字地址，即4位。
2. 按字节寻址：
   • 字地址位数：同样需要4位二进制数来表示字地址。
   • 字节地址位数：由于每个字包含4个字节，因此字节地址需要2位二进制数来表示（因为2^2 = 4）。
   • 字块内地址位数：在这种情况下，字块内地址由字地址和字节地址共同构成，即4位（字地址）+ 2位（字节地址）= 6位。

6.数据寻址

计组——十种数据寻址方式