计算机组成原理20250814
虚拟存储器：
功能：用户给出一个地址，叫做虚地址或逻辑地址，虚拟存储器要给出该地址对应的数据
实现：由辅助硬件将虚地址映射到主存当中的某个单元，主存单元地址称为实地址或物理地址
辅存地址（磁盘）：磁盘号+盘面号+磁道号+扇区号
虚拟空间和主存空间都被划分为同样大小的页，主存的页称为实页，虚存的页称为虚页
段页式虚拟存储器
把程序按逻辑结构分段，每段再划分为固定大小的页，
主存空间也划分为大小相等的页，
程序对主存的调入、调出仍以页为基本传送单位。
每个程序对应一个段表，每段对应一个页表
虚拟地址：段号+段内页号+页内地址
快表（TLB）
页表、段表存放在主存中，收到虚拟地址后要先访问主存，査询页表、段表，进行虚实地址转换。
放在主存中的页表称为慢表(Page)
提高变换速度→用高速绥沖存储器存放常用的页表项 → 快表(TLB)
指令：指示计算机执行某种操作的命令，是计算机运行的最小功能单位。
指令集：一台计算机的所有指令的集合构成该机的指令系统
基本格式：
- 操作码：指出指令中该指令应该执行什么性质的操作和具有何种功能
- 地址码：给出被操作的信息的地址或操作数本身，可以有多个地址码
定长操作码：在指令字的最高位部分分配固定的若干位表示操作码
扩展操作码：全部指令的操作码字段的位数不固定
指令寻址方式的特点和适用情况：
立即寻址操作数获取便捷，通常用于给寄存器赋初值。
直接寻址相对于立即寻址，缩短了指令长度
间接寻址扩大了寻址范围，便于编制程序，易于完成子程序返回。
寄存器寻址的指令字较短，指令执行速度较快
寄存器间接寻址扩大了寻址范围。
基址寻址扩大了操作数寻址范围，适用于多道程序设计，常用于为程序或数据分配存储空间。
变址寻址主要用于处理数组问题，适合编制循环程序。
相对寻址用于控制程序的执行顺序、转移等。
基址寻址和变址寻址的区别：两种方式有效地址的形成都是寄存器内容+偏移地址，但是在基址寻址中，程序员操作的是偏移地址，基址寄存器的内容由操作系统控制，在执行过程中是动态调整的；而在变址寻址中，程序员操作的是变址寄存器，偏移地址是固定不变的。
中央处理器
CPU的功能:
1.指令控制：完成取指令、分析指令和执行指令的操作，即程序的顺序控制。
2.操作控制：一条指令的功能往往是由若干操作信号的组合来实现的。CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
3.时间控制：对各种操作加以时间上的控制。时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。
4.数据加工：对数据进行算术和逻辑运算。
5.中断处理：对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理。
CPU的基本结构：
- 运算器
•算术逻辑单元ALU：进行算计和逻辑运算
•累加寄存器ACC
•程序字状态寄存器PSW
•计数器CT
•暂存寄存器：暂存从主存读来的数据，这个数据不能存放在通用寄存器中，否则会破坏其原有内容
•通用寄存器组：AX,BX,CX,DX等存放操作数和各种地址信息，SP为堆栈指针，用于指示栈顶地址
•移位器 - 控制器
•程序计数器PC:存放下一条指令在主存中的地址，具有自增功能。
•指令寄存器IR：存放当前正在执行的指令。
•指令译码器：仅对操作码字段进行译码，向控制器提供特定的操作信号
•存储器地址寄存器MAR：用于存放所要访问的主存单元的地址
•存储器数据寄存器MDR：用于存放向主存写入的信息或从主存中读出的信息
•时序系统：用于产生各种时序信号，由统一时钟分频得到
•微操作信号发生器
CPU内部寄存器大致可分为两类：一类是用户可见的寄存器，可对这类寄存器编程，如通用寄存器组、程序状态字寄存器；另一类是用户不可见的寄存器，对用户是透明的，不可对这类寄存器编程，如存储器地址寄存器MAR、存储器数据寄存器MDR、指令寄存器IR。
控制器是计算机系统的指挥中心，控制器的主要功能有：
•1)从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
•2)对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
•3)指挥并控制CPU、主存、输入和输出设备之间的数据流动方向。