計算機組成原理復習提綱復習資料版

1、如果里面有個別錯別字，大家看出來了就自己改過來吧。老了，眼花了。計算機組成原理復習提綱第一章：緒論1、存儲程序概念（基本含義）。P3計算機（指硬件）應由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成；計算機內部采用二進制來表示指令和數據；將編好的程序和原始數據事先存入存儲器中，然后再啟動計算機工作2、馮諾依曼計算機結構的核心思想是什么？存儲程序控制3、主機的概念（組成部件是哪些？）中央處理器（運算器和控制器）和主存儲器4、計算機的五大基本部件有哪些？輸入設備，輸出設備，存儲器，運算器，控制器5、馮 諾依曼結構和哈佛結構的存儲器的設計思想各是什么？P9程序存儲、程序控制馮諾依曼結構也

2、稱普林斯頓結構，是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合并在一起的 存儲器結構。指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置。哈佛結構是一種將程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構。CPU首先到指令存儲器中讀取指令內容，譯碼后得到數據地址， 再到相應的數據存儲器中讀取數據， 并進行下一步 的操作（通常是執(zhí)行）Cache和主存儲器分別是采用的哪種設計思想？Cache采用哈佛結構，主存儲器采用馮.諾依曼結構6、計算機系統(tǒng)是有軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成的。7、現代個人PC機在總線結構上基本上都采用的是單總線結構，根據所傳送的信息類型不同又可分為哪三類總線？地址總線，數據總線，控制總線第二章：數據

3、的機器層表示1、定點小數表示范圍（原碼、補碼）原碼定點小數表示范圍為：-（1-2-n）（1-2-n）補碼定點小數表示范圍為：-1（1-2-n）2、定點整數表示范圍（原碼、補碼）原碼定點整數的表示范圍為：-（2n-1）（2n-1）補碼定點整數的表示范圍為：-2n（2n-1）3、浮點數表示范圍 PPT374、規(guī)格化的浮點數5、階碼的移碼表示6、IEEE 754浮點數標準本章復習范圍為ftp上第二章的作業(yè)題的1、2、3、4題。第三章：指令系統(tǒng)1、指令的基本格式（OP字段和地址字段組成）。2、指令的地址碼結構（3、2、1、。地址指令的區(qū)別）3、非規(guī)整型指令的 操作碼（擴展操作碼）4、編址方式（字編址、

4、字節(jié)編址、位編址。哪種編址方式能支持單字節(jié)訪問？哪幾種是有地址空間浪費的？ 位編址）、最小尋址單位有關的。5、指令中地址碼的位數是和主存容量（尋址空間）6、常見數據尋址方式的特點：立即尋址、直接尋址、間接尋址、相對尋址、變址尋址、頁面尋址7、各種數據尋址方式的速度區(qū)別？（課件P56)由快到慢：立即尋址0寄存器，0內存寄存器尋址1寄存器，0內存直接尋址0寄存器，1內存寄存器間接尋址1寄存器，1內存貝囿尋址1寄存器，1拼接，1內存變址尋址（基址尋址、相對尋址）1寄存器，1ALU運算，1一級間接尋址0寄存器,2內存多級間接尋址0寄存器,2以上內存內存8、各種尋址方式的有效地址直接尋址EA=A、間接尋

5、址EA的計算EA=（A變址尋址EA=A+（RX）基址尋址EA=（Rb）+D頁面尋址 EA=0 / A 或 EA=（PC）H/ A、相對尋址 EA=（PC）+D9、什么是精簡指令系統(tǒng)（RISC） ?精簡指令系統(tǒng)（RISC）方案顧名思義，它是一個精簡的指令系統(tǒng)。從而提高了微理器的效率，但需要更復雜的外部程序。RISC系統(tǒng)通常比CISC系統(tǒng)要快。他的80/20規(guī)則促進了RISC體系結構的開發(fā)。大多數臺式微處理器方案如 Intel和Motorola芯片都采用 CISC方案；工作站處理器加 MIDS芯片DEC Alpha和舊M RS系列芯片均采用 RISC體系結構。當前和將來的處理器方 案似乎更傾向于

6、RISC。10、輸入輸出設備的兩種編址方式：獨立編址 I/O、統(tǒng)一編址I/O。本章練習題目范圍為 ftp上第三章的作業(yè)題的1、2、3、4、5、6題。第四章：數值的及其運算1、已知Y補求-Y補的方法（連同符號位按位取反加一）。P962、雙符號位補碼的溢出判斷與檢測方法（兩個符號位異號）。雙符號位的含義如下：Ss1Ss2=00結果為正數，無溢出Ss1Ss2=01 結果正溢Ss1Ss2=10 結果負溢Ss1Ss2=11結果為負數，無溢出3、掌握補碼的左移、右移運算方法。正負數符號位都不變正數的補碼右移后的空出位一律以0補入負數的補碼左移后的空出位補0,右移后的空出位補 14、掌握補碼一位乘法運算方法

7、。P106例4-95、掌握補碼加減交替除法運算方法 p116例4-13第五章：存儲系統(tǒng)和結構1、計算機的存儲系統(tǒng)包括什么？高速緩沖存儲器，主存儲器，輔助存儲器2、存儲器分類：按存取方式分類可分為？隨機存取存儲器RAM,只讀存儲器ROM,順序存取存儲器SAM ,直接存取存儲器DAM, 按信息的可保存性分類可分為？ 易失性存儲器，非易失性存儲器3、存儲系統(tǒng)層次結構可分為 Cache-主存層次和主-輔存層次。他們各是為了解決什么 問題而產生的？Cache-主存層次是為解決主存速度不足而提出來的，主-輔存層次是為解決主存容量不足而提出來的。4、掌握字節(jié)編址存儲器的各種訪問方法，將不同長度的數據按要求存

8、放在存儲器中P144-145。不浪費存儲器資源的存放方法，從存儲字的起始位置開始存放方法，邊界對齊的數據存 放方法5、SRAM和DRAM的讀寫速度比較？SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗也比較大。DRAM集成度高，功耗小，但存取速度慢。高速緩沖器和主存儲器各是采用了二者中哪種來制作的？高速緩沖器采用SRAM ,主存儲器采用 DRAM6、動態(tài)RAM （DRAM ）的三種刷新方式各是什么？集中式，分散式，異步式8、主存容量的擴展：字擴展，位擴展，同時擴展。存儲芯片的地址分配和片選。P157位擴展指只在位數方向擴展（加大字長），而芯片的字數和存儲器的字數是一致的。位擴 展的連接方式是將各存儲芯片

9、的地址線、片選線和讀/寫線相應地并聯起來，而將各芯片的數據線單獨列出。字擴展是指僅在字數方向擴展，而位數不變。字擴展將芯片的地址線、數據線、讀/寫線并聯，由片選信號來區(qū)分各個芯片。同時擴展是指當構成一個容量較大的存儲器時，往往需要在字數方向和位數方向上同時 擴展，這將是前兩種擴展的組合。CPU要實現對存儲單元的訪問，首先要選擇存儲芯片，即進行片選；然后再從選中的芯 片中依地址碼選擇出相應的存儲單元，以進行數據的存取，這稱為字選。片內的字選是 由CPU送出的N條低位地址線完成的，地址線直接接到所有存儲芯片的地址輸入端（ N 由片內存儲容量2N決定），而片選信號則是通過高位地址得到的。實現片選的方

10、法可分 為3種：即線選法、全譯碼法和部分譯碼法。課后題P184-185 5-10,5-11 , ftp上第三章的作業(yè)題的 1、2第六章：中央處理器1、中央處理器的組成包括哪些部件？ 運算器和控制器2控制器有哪幾種控制方式？各有何特點？對指令流的控制:指令流出的控制指令分析與執(zhí)行的控制指令流向的控制3、中央處理器有哪些專用寄存器？各完成什么功能？程序計數器（ PC） 、指令寄存器（ IR ） 、存儲器地址寄存器（ MAR ）、存儲器數據寄存器（ MDR ）、狀態(tài)標志寄存器（ PSWR ）程序計數器用來存放正在執(zhí)行的指令地址或接著要執(zhí)行的下條指令地址指令寄存器用來存放從存儲器中取出的指令存儲器地址

11、寄存器用來保存當前CPU 所訪問的主存單元的地址存儲器數據寄存器用來暫時存放由主存儲 器讀出的一條指令或一個數據字；反之，當向主存存入一條指令或一個數據字時，也暫時將它們存放在存儲器數據寄存器中。狀態(tài)標志寄存器用來存放程序狀態(tài)字的。程序狀態(tài)字的各位表征程序和機器運行的狀態(tài)4、控制器的硬件實現方法中，組合邏輯控制器和微程序控制器的區(qū)別？組合邏輯型這種控制器稱為常規(guī)控制器或硬布線控制器， 它是采用組合邏輯技術來實現的， 其微操作序列形成部件是由門電路組成的復雜樹形網絡。組合邏輯控制器的最大優(yōu)點是速度快， 但是微操作信號發(fā)生器的結構不規(guī)整， 使得設計、 調試、維修較困難，難以實現設計自動化。微程序控

12、制器它是采用存儲邏輯來實現的，也就是把微操作信號代碼化，使每條機器指令轉化成為一段微程序并存入一個專門的存儲器（控制存儲器）中，微操作控制信號由微指令產生。它具有設計規(guī)整、調試、維修以及更改、擴充指令方便的優(yōu)點，易于實現自動化設計，已成為當前控制器的主流。 但是， 由于它增加了一級控制存儲器， 所以指令執(zhí)行速度比組合邏輯控制器慢。5、什么是三級時序系統(tǒng)？指令周期、機器周期、節(jié)拍和工作脈沖之間的關系是什么？機器周期、節(jié)拍、工作脈沖為三級時序系統(tǒng)時間從長到短的關系6、一條指令的運行過程可分為幾個階段？其中哪個階段屬于公共操作？取指令階段、分析取數階段和執(zhí)行階段取指令階段7、掌握取指令階段的微指令操

13、作序列。P2018、理解微程序控制的有關術語（如微命令、微操作、微指令、微程序等） ，并掌握微程序和普通的程序指令之間的關系。課件P74一條機器指令可以分解成一個微操作序列，這些微操作是計算機中最基本的、不可再分解的操作。微命令是控制計算機各部件完成某個基本微操作的命令。微命令和微操作是一一對應的。微命令是微操作的控制信號，微操作是微命令的操作過程微指令是指控制存儲器中的一個單元的內容，即控制字，它是若干個微命令的集合。存放控制字的控制存儲器的單元地址就稱為微地址。一條微指令通常至少包含兩大部分信息： 操作控制字段，又稱微操作碼字段，用以產生某一步操作所需的各微操作控制信號。 順序控制字段，又

14、稱微地址碼字段，用以控制產生下一條要執(zhí)行的微指 令地址。9、理解微程序控制計算機的兩個層次（傳統(tǒng)機器層和微程序層）P203頁最下面。微程序控制的計算機涉及到兩個層次：一個是機器語言或匯編語言程序員所看到的傳統(tǒng) 機器層，包括：機器指令、工作程序、主存儲器；另一個是機器設計者看到的微程序層， 包括：微指令、微程序和控制存儲器。9、微指令編碼法有哪三種？哪種編碼方法指令字最長？哪種最短？哪種編碼方法并行 性最好？哪種最差？在字段編碼法中，我們是將兼容性的微指令放在同一字段還是 將互斥性的微指令放在同一字段？1 .直接控制法（不譯碼法），2.最短編碼法，3.字段編碼法2 .直接控制法指令字長最長，結構

15、簡單，并行性強，操作速度快，最短編碼法的微指 令字長最短，微命令數目越多，譯碼器就越復雜3 .在字段編碼法中，互斥的在同一字段，兼容的在不同字段例題：單總線中央處理器的邏輯結構如圖所示，部件中數據傳輸方向由圖中箭頭標示。IR為指令寄存器，PC為程序計數器（具有自增功能），“為主存，MAR為主存地址寄存器，MDR 為數據緩沖寄存器， R0R3是通用寄存器，擬出加法指令ADD R1, （ R2） ; R1+ （R2） 一 R1 的讀取和執(zhí)行流程。其中 R1表示寄存器尋址，（R2）表示寄存器間接尋址。課后題P234 6-14第七章：外部設備1、掌握磁介質存儲器的主要技術指標（記錄密度，存儲容量，平均

16、存取時間據傳送率）。1 .記錄密度是指磁介質存儲器單位長度或單位面積磁層表面所能存儲的二進制信息量。 通常以道密度和位密度表示，也可用兩者的乘積面密度來表示存儲容量是指整個磁介質存儲器所能存儲的二進制信息的總量，一般用位或字節(jié)為單位表示，它與存儲介質尺寸和記錄密度直接相關磁盤的平均存取時間 Ta ,由平均尋道時間 Ts和平均等待時間 Tw組成磁介質存儲器在單位時間內向主機傳送數據白位數或字節(jié)數，稱為數據傳送率Dr ,單位為位/秒或字節(jié)/秒。2、掌握硬盤存儲器技術參數的計算。P2513、掌握格式化容量和非格式化容量的區(qū)別以及各自的參數計算方法。格式化實際上就是在磁盤上劃分記錄區(qū)，寫入各種標志信息

17、和地址信息，這些信息占用了磁盤的存儲空間，故格式化之后的有效存儲容量要小于非格式化容量。非格式化容量=最大位密度X最內圈磁道周長X總磁道數格式化容量=每道扇區(qū)數X扇區(qū)容量X總磁道數4、格式化容量是以扇區(qū)為基本存儲單位的。P295 課后題 7-6,7-7,7-8第八章：輸入輸出系統(tǒng)1、接口是有哪三部分組成的？外設識別，數據或命令狀態(tài)，控制電路2、接口與端口的區(qū)別。端口是指接口電路中可以進行讀 /寫的寄存器，若干個端口加上相應的控制邏輯電路才組成接口。3、輸入輸出信息的傳送控制方式有哪幾種？程序查詢方式，程序中斷方式，直接存儲器存取( DMA )方式，I/O通道控制方式4、程序查詢方式的工作流程。

18、PPT34(1)預置傳送參數(2)向I/O接口發(fā)命令字(3)從I/O接口取回狀態(tài)字(4)查詢外設標志(5)傳送數據(6)修改傳送參數(7)判斷傳送是否結束5、程序中斷和調用子程序有什么區(qū)別？子程序的執(zhí)行是由程序員事先安排好的(由一條調用子程序指令轉入)，而中斷服務程序的執(zhí)行則是由隨機的中斷事件引起的； 子程序的執(zhí)行受到主程序或上層子程序的控制，而中斷服務程序一般與被中斷的現行程序毫無關系； 不存在同時調用多個子程序的情況，但有可能發(fā)生多個外設同時請求CPU為自己服務的情況。6、什么是向量中斷？向量中斷是指那些中斷服務程序的入口地址是由中斷事件自己提供的中斷。中斷事件在提出中斷請求的同時，通過硬

19、件向主機提供中斷服務程序入口地址，即向量地址。非向量中斷的中斷事件不能直接提供中斷服務程序的入口地址，而由CPU查詢之后得到7、CPU響應中斷的條件有哪些？(1) CPU接收到中斷請求信號(2) CPU允許中斷(3) 一條指令執(zhí)行完畢8、什么是中斷隱指令？它完成的操作有哪些？CPU響應中斷之后，經過某些操作，轉去執(zhí)行中斷服務程序。這些操作是由硬件直接實現的，我們把它稱為中斷隱指令。中斷隱指令并不是指令系統(tǒng)中的一條真正的指令，它沒有操作碼，所以中斷隱指令是一種不允許、也不可能為用戶使用的特殊指令。(1)保存斷點(2)暫不允許中斷(關中斷)(3)引出中斷服務程序9、如何使計算機具備多重中斷(中斷嵌

20、套)的能力？要使計算機具有多重中斷的能力，首先要能保護多個斷點，先發(fā)生的中斷請求的斷點， 先保護后恢復；后發(fā)生的中斷請求的斷點，后保護先恢復，堆棧的先進后出特點正好滿足多重中斷這一先后次序的需要，同時在 CPU進入某一中斷服務程序之后，系統(tǒng)必須處于開中 斷狀態(tài)，否則中斷嵌套是不可能實現的。10、理解中斷屏蔽和中斷升級的原理。PPT71, 72中斷屏蔽：中斷源發(fā)出中斷請求之后，這個中斷請求并不一定能真正送到CPU去，在有些情況下，可以用程序方式有選擇地封鎖部分中斷，這就是中斷屏蔽。中斷升級：中斷屏蔽字的另一個作用是可以改變中斷優(yōu)先級，將原級別較低的中斷源變成較高的級別，我們稱之為中斷升級。這實際

21、上是一種動態(tài)改變優(yōu)先級的方法。11、掌握中斷處理的全過程。P321圖8-1812、DMA方式和中斷的區(qū)別？ 中斷方式是程序切換， 需要保護和恢復現場， 每傳數據塊中的一個數據都要中斷一次(占用CPU資源)；而DMA方式除了開始和結尾時，不占用 CPU的任何資源(中斷一 次)。 對中斷請求的響應只能發(fā)生在每條指令執(zhí)行完畢時；而又DMA請求的響應可以發(fā)生在每個機器周期結束時。 中斷傳送過程需要 CPU的干預；而DMA傳送連續(xù)地址數據過程不需要CPU的干預，故數據傳送速率非常高，適合于高速外設的成組數據傳送。DMA請求的優(yōu)先級高于中斷請求。中斷方式具有對異常事件的處理能力；而 DMA方式僅局限于完成傳送信息塊的I/O操作。13、通道控制方式和 DMA方式的