计算机组成原理寒假学习笔记
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笔记
3D动画展示电脑硬件是如何工作的，详细拆解分析每一个配件，电脑迷千万不要错过_哔哩哔哩_bilibili
60分钟为你讲解电脑所有硬件的工作原理_哔哩哔哩_bilibili
主板
台式电脑主板图解，带你学习电脑各个组件功能，自己判断故障，成为电脑高手！
图中标注 “南桥” 的位置，正是主板上负责 USB、SATA、音频、网卡等低速外设的控制芯片，这和传统南桥（现在 PCH/FCH）的核心功能完全一致。它本质就是现代的 PCH/FCH 芯片，只是用了老名字来标注。
第一章
计算机的性能指标
$$ 主频=\frac{1}{时钟周期} $$ CPI（Cycle Per Instruction）:执行一条指令所需要的时钟周期数 $$ 总时钟周期数=cpi*指令条数 $$
$$ 平均CPI=\frac{\sum{每条指令所需cpi*相应指令条数}}{总的指令条数} $$
IPS（Instructions Per Second）：每秒执行的指令条数 $$ IPS=\frac{主频}{平均CPI} $$ MIPS(Million Instructions Per Second)：每秒执行的指令条数（百万） $$ MIPS=\frac{指令条数}{执行时间10^6}=\frac{主频}{CPI10^6} $$
$$ cpu执行时间=指令条数总时钟周期数=指令条数CPI*时钟周期 $$
第三章 存储系统
第一节存储器概述
存储器的分类
存储器的性能指标
存储器的层次结构
三级层次结构
多级层次结构金字塔
辅存中的数据要调入主存之后才能被cpu访问
有的教材把安装在电脑内部的磁盘称为“辅存”，把U盘、光盘、磁带等称为外存
有的则把这些统称为“辅存”或者“外存”
关于王道书上，数据线位数通常等于存储字长的讨论
我感觉这句话是错的
第一章给的定义，存储字长是存储单元的位数，根据按字节编址推出存储字长为8位
按照数据线位数等于存储字长推出存储字长64位。
按照实际理解，我觉的后者是错的
按字节编址的意思是每个存储单元一个字节，而不是一个地址8位，王道书上应该是错的
关于第二个我说是错的因为他下面给的图地址都不是8位，气死个人，浪费我这么久时间，必须判错，至于现代计算机地址位数通常是不是8位已经不重要了
第四章
第五章
5.1 中央处理器的功能和基本结构
5.1.1处理器的功能
5.1.2处理器的基本结构
5.1.3处理器中的寄存器
5.2 指令执行的过程
5.3 数据通路的功能和基本结构
5.4 控制器的功能和工作原理
5.5 异常和中断机制
5.6指令流水线
5.7 多处理器
第六章 总线
第七章 I/O
显示适配器（显卡）
分辨率：总像素数
颜色深度：每个像素的存储容量
单帧数据量 $$ 单帧数据量=分辨率*像素深度 $$ 刷新带宽
刷新频率 $$ 刷新带宽=刷新频率*单帧数据数据量 $$
深入理解计算机系统
【CSAPP-深入理解计算机系统】4-5. 流水线的通用原理_哔哩哔哩_bilibili
[原创] 深入理解计算机系统 - CSAPP重点导读（更新完毕）_哔哩哔哩_bilibili
其他学校试卷
计算机组成原理与现代主板：学了什么 vs 没学什么
一、课程中涉及的主板核心内容
计算机组成原理课程主要从系统结构与工作机制角度讲解主板相关知识，而非具体硬件设计细节：
| 内容模块 | 核心知识点 | 与主板的关联 |
|---|---|---|
| 系统总线 | 总线结构、总线控制、数据 / 地址 / 控制总线划分 | 主板作为总线载体，连接 CPU、内存、I/O 设备 |
| 芯片组基础 | 南北桥功能划分（高速 / 低速设备管理） | 北桥负责 CPU - 内存 - 显卡通信，南桥负责 I/O 控制 |
| CPU 接口 | 处理器与主板的连接方式、地址 / 数据通路 | CPU 插槽设计与数据传输机制 |
| 内存系统 | 内存控制器、主存接口、存储层次结构 | 内存插槽与主板的连接及数据交换原理 |
| I/O 系统 | 接口标准、中断机制、DMA 控制 | 主板 I/O 接口的基本工作原理 |
| BIOS / 固件 | 基本输入输出系统、启动流程 | BIOS 芯片的作用与计算机启动过程 |
课程重点关注冯・诺依曼体系结构下的抽象模型，强调部件间的逻辑关系与数据流向，而非具体型号的主板设计。
二、现代主板中课程未涉及的内容
随着计算机技术发展，现代主板引入了大量课程未深入讲解的复杂技术与组件：
1. 芯片组演进与现代架构
- PCH (平台控制中心) 取代传统南桥：Intel/AMD 最新架构中，北桥功能整合进 CPU，仅保留 PCH 负责 I/O 控制
- 高速互联技术：PCIe 4.0/5.0、NVLink、USB4 等新一代总线协议的物理实现与性能优化
- 集成控制器：SATA/NVMe 存储控制器、USB 集线器、网络控制器等高度集成化设计
2. 电源与供电系统细节
- 复杂供电模块：多相供电设计、VRM (电压调节模块)、CPU 8pin/12pin 专用供电接口
- 电源管理芯片：动态电压调节、节能模式控制、过流 / 过压保护机制
- 待机电源系统：CMOS 电池与实时时钟电路的详细工作原理
3. 高级 I/O 接口与扩展
- 高速存储接口：M.2 NVMe 接口（PCIe 通道直连 CPU）、U.2 接口的物理实现与协议细节
- 视频输出标准：HDMI 2.1、DisplayPort 2.0 的信号处理与主板集成显卡输出机制
- 无线通信模块：Wi-Fi 6/6E、蓝牙 5.0 的板载芯片与天线设计
4. 主板管理与安全特性
- UEFI 固件：图形化界面、安全启动、固件更新机制（课程多停留在传统 BIOS 层面）
- 硬件监控系统：温度 / 电压 / 风扇转速传感器、故障诊断 LED 指示灯
- 安全芯片：TPM 2.0、安全加密引擎、防篡改机制
- 超频技术：倍频调节、内存 XMP/EXPO、电压微调等主板特有功能
5. 物理设计与工程实现
- PCB 多层板设计：4-12 层板的信号完整性、电磁兼容性 (EMC) 优化
- 散热解决方案：VRM 散热片、M.2 散热模块、主板布局热设计
- 接口物理规范：USB Type-C 正反插、雷电接口的物理层实现
三、核心差异总结
| 差异维度 | 计算机组成原理课程 | 现代主板实际设计 |
|---|---|---|
| 抽象层次 | 系统级抽象，关注逻辑关系 | 物理级实现，关注具体电路与组件 |
| 技术范围 | 经典架构与基础原理 | 最新协议、集成技术与工程优化 |
| 关注点 | 功能正确性与性能分析 | 稳定性、兼容性、功耗与散热平衡 |
| 更新速度 | 相对稳定（经典理论） | 快速迭代（每年更新接口标准） |
四、补充学习方向
若想全面掌握现代主板技术，建议补充以下内容：
- 微机原理与接口技术：深入讲解具体 I/O 接口与硬件控制
- 计算机系统结构：现代处理器架构与主板协同设计
- 硬件工程实践：PCB 设计、电源管理、信号完整性分析
- 厂商技术文档：Intel/AMD 芯片组手册、主板厂商设计指南
课程提供的是理解现代主板的基础框架，而实际应用中还需结合最新技术标准与工程实现细节。
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2022年改大纲
唐朔飞偏硬件
袁春风更偏向大纲
I/O控制方式：程序查询、中断控制、DMA、通道（大型机特定场合、现在几乎用不到，传输效率最高）