《计算机组成与系统结构》考试大纲
第1章计算机系统概论
本章的学习目的：初步了解计算机系统的组成和计算机的工作过程，掌握常用的概念、名词术语，为以后各章的学习打下基础。
本章要掌握的主要内容：
1.计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，硬件是物质基础，软件是解题的灵魂。弄清硬件和软件的概念。
2.计算机硬件系统所包含的主要部分，各部分的功能及其组成框图。
3.计算机的工作过程，主要是周而复始地取出指令、解释指令和执行指令的过程。而指令周期是指取出指令和执行指令所需的时间。它包括取出指令、解释指令和执行指令两个阶段。
4.冯·诺依曼计算机的设计思想是采用二进制表示各种信息以及存储程序和程序控制。存储程序的概念是将解题程序（连同必须的原始数据）预先存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制全机自动、协调地完成解题任务。存储程序和程序控制统称为存储程序控制。它是电子数字计算机与其他计算工具的最大区别，是电子计算机之所以能高速进行大量计算工作的基础。
5.控制器和运算器合称为中央处理器CPU，当前CPU芯片还集成有存储管理部件、Cache等；CPU和内存储器合称为计算机主机。
6.指令字和数据均以二进制代码的形式存入存储器，计算机是如何区分出指令和数据的。
7.计算机系统的主要性能指标：字长、存储容量、运算速度等。
8.计算机的运算速度是指它每秒钟执行指令的条数。单位是MIPS（百万条指令每秒）
∑=?
=
n
i
i i
m
t
f
V
1
1
式中，n—指令的种类
f i —第i种指令在程序中出现的频度（%）
t i —第i种指令的指令周期
9.计算机系统按功能划分，通常为五级的层次结构：依次是微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级，每一级都可进行程序设计。
10.软件和硬件在逻辑功能的等效性及其例子。
11.本章主要的术语及概念：
运算器，控制器，中央处理器CPU，主机，存储器，I/O接口（适配器），I/O设备，总线，存储程序，程序控制，硬件，软件，运算速度，存储容量，单元地址，存储单元，程序，指令。
第2章运算方法和运算器
本章的学习目的：弄清数据与文字在计算机中的表示法，定点加、减、乘、除运算的算法，浮点数的表示法及运算方法，逻辑运算的实现，定点、浮点运算器的组成及工作原理。
本章要掌握的主要内容：
1.进位计数制及不同计数制（十、二、十六）之间数的转换方法。
进位计数制有两个要素，一是基数R，二是位权R i。R是指计数制中所用到的数码个数，如十进制为0~9共十个数字符号；R i是指R进制数数位的固定倍数。
2.计算机广泛使用二进制计数制。
3.计算机中表示的二进制位数B和人们习惯的十进制数D之间的位数关系：
B = 3.32 D
可见，一位十进制数要用3.32位二进制数表示，这应与二进制编码的十进制数（BCD码）区分开来。
4.数值数据在计算机中有定点表示和浮点表示两种数据格式。
5.定点表示法的表数范围、精度及其特点。
6.浮点表示这一部分的内容是一个难点，主要掌握以下内容：
(1).浮点数的构成：N=R E×M
上式R是基数，通常R=2（也有R=8或R=16），对于同一台计算机，R是固定不变的，因此，计算机表示浮点数时只需表示指数（称为阶）E和尾数M。E包括阶符（指明指数的正负）和阶码（整数），用于指明小数点的实际位置。M为尾数，包括数符和尾数，M表示了数的精度和正负。它在机器中的表示如下：
˙
|←阶符→| 阶码 |←数符→| 尾数 |
形式小数点
所表示的浮点数，其形式小数点的位置在Ms之后。由于整个数的小数点位置还应由阶来决定，即当E为正阶时，表明实际小数点的实际位置应右移；当E为负阶时，表明实际小数点的位置应左移。由于所表示的尾数部分，其最大的绝对值约等于1，因此，所能表示的最大数是由阶码的位数来确定，而表示数的精度应由尾数的位数n决定。
(2).规格化浮点数是尾数的最高位为非零数值的浮点数。
表示为 2-1≤|M|<1 （R=2）
规格化数使一个浮点数的表示是惟一的，而且能保留最多的有效数字，避免丢失运算精
度。例：某运算结果：N=20001×0.0000000110001110，限定的尾数为8位，可得
N 1=20001×0.00000001
或 N 2=2-0111×0.11000111，这二个数的精度不同，N 2有8位数的精度，而N 1 只有1位数的精度。N 1 是由N 舍去尾数的低8位得到的，N 2 则是由N 规格化后得到的。
(3).如何实现规格化？
当|M|≥1时，将尾数右移，每右移一位，阶码加1，称为向右规格化，简称右规； 当|M|<0.5时，将尾数左移，每左移一位，阶码减1，称为向左规格化，简称左规。 可见，规格化过程，就是自动调节比例因子的过程。应注意的是，尾数为零的浮点数不能规格化。
(4).规格化浮点数的表数范围：
设阶码为m 位，尾数为n 位（不包括阶符和尾符），则规格化浮点数的表数范围为：
)
12
(2--m
×
1
≤ N ≤()
n m ---?21212
上式中(2m -1)和-(2m -1)是m 位阶码能表示的最大和最小的阶码，而2
1和()n
--21则是规格化尾数绝对值最小和最大的值。
（5）IEEE754标准—浮点表示标准化 ① IEEE754的浮点数格式 符号位
阶用移码，尾数用原码，规格化尾数为1.M *个位上的1为隐含位
② 两种常用的IEEE754 浮点数据格式。
7.计算机中表示数的大小和正负的方法称为码制。机器数的表示有原码、补码、反码和移码四种形式，重点掌握原码和补码。
8.原码、补码的性质归纳：
(1) 补码的符号位作为数值的一部分看待，参加运算，而原码则不能。 (2) 原码的表数范围相对于0来说是对称的，
整数： -（2n -1）～ 0 ～ +（2n
-1）
小数：-（1-2-
n
）～ 0 ～ +（1-2-
n
）
而补码则可多表示一个最小负数：
整数：-2n
～ 0 ～ +（2n
-1）
小数：-1～ 0 ～ +（1-2-n）
(3) 零的原码有二种表示形式（例如定点小数）：
[+0]原=0.00...0，[-0]原=1.00 0
而零的补码只有一种表示形式（例如定点整数）：
[+0]补=[-0]补=0 00 0
注意：(－1)补码的表示方法！
=111…1 不是最小的一个数
定点整数(－1)
补
定点小数(－1.0)
=100…0 是最小的一个数
补
以8位数为例：
（4）补码右移时，移空位（数的最高位）补上和符号相同的代码，补码左移时，移空位（数的最低位）补0；而原码左右移时，移空位均补上0。
（5）原码表示法便于输入输出，有利于实现乘除运算，不利于加减运算；补码表示法便于加减运算，乘除运算也有较好算法，故多被采用。
9.字符的ASCII码、字符串的表示方法。
10.汉字的表示方法包括汉字的输入编码，汉字内码和汉字字模码。
11.奇偶校验码校验位的生成，查错过程及查错功能。
12.补码加法的规则是任意两个数的补码之和等于该两数和之补码，即
[X]补+[Y]补= [X+Y]补 (mod 2)
对于定点小数来说，上式的先决条件是：-1≤x<1, -1≤y<1, -1≤x+y<1。
13.补码减法的运算公式：
[X-Y]补=[X]补+[-Y]补(mod 2)
在用补码表示的机器中，存储的是[x]补和[y]补的机器数，而减法运算则是指令的要求，
上式表明要做减法，必须从[y ]补 求出[-y ]补（称为对y 求补），再把减法变为加法进行运算。
[-Y ]补 = ?[Y ]补 +2 -n
（各位变反，末位加1） 14.溢出的检测与处理
溢出是指当运算结果大于机器所能表示的最大正数（上溢）或小于机器所能表示的最小负数（下溢）。
采用双符号位补码（模4补码、变形补码）运算，便于判溢出。 15.由逻辑门电路组成的全加器的逻辑方程式： i i i i C B A S ⊕⊕=
i i i i i i C B A B A C )(1⊕+=+ 16.计算机实现乘除运算的方法： （1）用乘除运算子程序实现；
（2）在加法器和寄存器中增添控制线路实现； （3）用阵列乘除法器实现。
17.原码一位乘法的算法（一般了解）： （1）符号位单独处理，Z S ＝X S ⊕Y S
（2）从乘数的最低位开始，逐位与被乘数相乘，若该乘数位Y n-i+1 = 1，则部分积P i-1
+|x |，若Y n-i+1 = 0，则P i-1+0，相加后右移一位，得新的部分积P i ，重复n 次可得乘积的绝对值|P|。（可见，乘法过程变为+|x |或+0以及右移操作）
（3）给|P|置乘积的符号位Zs ，可得[x ×y]原 18.原码除法的运算规则（一般了解） （1）商的符号位单独处理，即 q S ＝X S ⊕Y S （2）商的尾数n n
n
q q q y y y x x x q .........212121==
商的原码[q]原=q s .q 1q 2…q n
（3）被除数X 、除数Y 、商q 和余数r n 之间的关系应满足：
X=q ×Y+r n 0≤|r n |≤2 – n ×Y
19. 计算机中的基本逻辑运算、逻辑运算的特点及其应用。 20.运算器的三种基本结构及其特点，运算器的实例。 21.浮点运算的算法：
浮点算术运算由阶和尾数两部分的运算组成，它们的运算可采用任何一种相应的定点运算的方法进行。
设两浮点数：x E M x x
?=2
，y E
M y y ?=2,则
（1）浮点加减法运算： y y
x E
y E E x M M y x 2)2
(?±?=±- E x < E y
或 = (M x ±M y ×
2E E x y -
)×E x 2
E x ≥ E y
（2）浮点乘法运算：
y
x E E y x M M y x +??=?2
)(
（3）浮点除法运算：
y
x E E y x M M y x -?÷=÷2
)(
22.浮点加减法运算的步骤：
（1）首先是对阶，就是使两个浮点数的阶码取得一致的过程。 通常用加法线路求阶差： [][][]
补
补补y
x E E E -+=?
若 E ?>0，即E x >E y ，应将M y 右移，每右移一位， E ?-1，直至E ?=0为止； 若E ?<0，即E x A.右规条件：运算结果两个尾符S 0'S 0状态不同，即: 1'00=⊕=S S N R 右规的操作是尾数右移，阶码加1； B.左规条件：结果非零且为正，尾数最高位M 1 =0；或结果为负，尾数最高位M 1=1， 即： ()100100'0'M S S R M S S N L +≠= 左规的操作是尾数每左移一位，阶码减1。 （4）舍入处理 当尾数右移时，为减少误差，需进行舍入处理。常用的舍入法有“0舍1入法”和“恒置1法”。 （5）最后检测结果是否溢出。 浮点数的溢出是指运算结果的阶大于机器所能表示的最大正阶。若溢出，转中断处理或停机。 23.浮点运算流水线： （1）线性流水线时钟周期的确定: τ= Max (τi ) +τl =τm +τ l （2）K 级线性流水线的加速比： C k = k l T T = k n k k n ≈-+?) 1( 28.本章主要的术语、概念。 进位计数制，码制，规格化浮点数，左规，右规，舍入，溢出，机器数，真值，原码，补码，求补，ASCII 码，汉字内码，数据校验码，变形补码，浮点运算流水线，加速比。 第3章存储系统 本章的学习目的：了解半导体存储元件的存储机理，由半导体存储器芯片组成主存的工作原理，高速缓冲存储器、多模块交叉并行存储系统和虚拟存储器的基本概念及工作原理，存储系统的层次结构，外存储器的工作原理及硬盘的主要技术指标。 本章要掌握的基本内容： 1.存储器的分类，主要掌握按存取方式分类和按在计算机系统中的作用分类。 2.存储系统的设计目标：在一定的成本下，获得尽可能大的存储容量，尽可能高的存取速度以及可靠性等。 3．存储系统的分级结构 （1）高速缓冲存储器 在计算机系统中用于存放最活跃的程序和数据的高速小容量存储器。 （2）主存储器 用于存放计算机运行期间的大量程序和数据的半导体存储器。 内存储器（简称内存）包括主存储器和高速缓冲存储器，是CPU 能直接访问的存储器。 （3）辅助存储器（外存储器） 存放当前暂不参与运行的程序和数据，需要时再与主存成批交换信息的存储器。例如磁表面存储器（磁盘、磁带）、光盘存储器。（在第7章介绍） 4.主存储器的技术指标 （1）存储容量 主存存储单元的总数，通常用字数或字节数表示。按字节编址的主存，存储容量的单位可用KB、MB、GB、TB等单位表示： 1KB=210 B， 1MB=220 B，1GB=230B， 1TB=240B 熟练掌握容量与地址码位数的关系 （2）存储周期T mc 两次读/写操作之间所需的最短间隔时间。 T mc 的单位是ns(纳秒)，1ns=10-9 s。 当前半导体存储器的T mc 已小于10ns。 5.MOS静态存储元的组成及其存储二进制数的机理—用双稳态触发器的两个稳定状态表示1和0。 6.冯?诺依曼计算机的工作方式基本特点之一是按给定的地址访问存储器。地址译码通常用双译码的结构。（矩阵X×Y） 7.主存储器与CPU的连接，包括地址线、数据线和控制线的连接。 根据存储器容量的要求，可将若干存储器芯片按位、字、或字位进行扩展，如课本P136图3.25和图3.26所示。 所需某种规格存储器芯片数N 的计算如下： 单元 芯片位数存储器字长 芯片容量存储器容量/?= N 8.四管、单管动态存储元的存储机理—用电容存储电荷的多少表示1和0。 9.动态存储器的刷新，三种主要的刷新方式。 10.半导体只读存储器的分类： （1）掩膜式只读存储器（MROM ） 是由制造厂家把信息“写入”，用户不能修改的存储器片。 （2）（一次性）可编程的只读存储器（PROM ） 信息由用户编程写入，但不能“擦除”再写的存储器片。 （3）光可擦可编程的只读存储器（EPROM ） 写入信息后可用紫外光擦除，再编程写入的只读存储器。 （4）闪速存储器(Flash Memory)的工作原理及其工作模式 闪速存储器是一种快速电擦除、可改写型的存储器。 11.解决主存与CPU 速度不匹配的主要途径： （1）在CPU 内部设置多个通用寄存器或加长存储器的字长； （2）采用并行操作的存储器；例如双端口、相联存储器和多模块交叉存储器； （3）在CPU 和主存之间插入高速缓冲存储器（Cache ）。 12.双端口存储器是指同一个存储器具有两组相互独立的读写控制电路。双端口存储器是用硬件的冗余取得高带宽。在奔腾机中用作数据Cache 。 13.多模块交叉存储器 多模块交叉存储器的基本原理是：把M=2n 个容量为L 个存储单元的存储器模块进行交 叉编址，使通常按地址自然递增访问存储器的操作依次发生在不同的存储模块中，由于每个存储模块都有自己的读/写电路和地址寄存器、数据缓冲寄存器，就能对不同存储模块同时访问，达到提高存储器工作速度的目的。 多模块交叉存储器的并行操作关键在于各存储模块的交叉编址。设有M 个存储器模块，存储模块编号为J （J = 0，1，2，…，(M-1)），每个存储模块容量为L 个存储单元，单个模块的单元顺 序 号 为i （i = 0，1，2，…，(L-1)）。则M j 模块的编址模式为： j i m A j M +?= 例如M=4，则用模4交叉编址 模块号 地址编址序列 最末二位地址状态 M 0 0，4，8，…（4i+0）, …4(L-1)+0 00 M 1 1，5，9，…（4i+1）, …4(L-1)+1 01 M 2 2，6，10，…（4i+2）, …4(L-1)+2 10 M 3 3，7，11，…（4i+3）, …4(L-1)+3 11 在理想的情况下，每 M T mc （T mc —存储周期）可读/写一次。 多模块交叉主存系统是以硬件的冗余和交叉编址技术换取高带宽。 【主存带宽计算举例】设存储器容量为128K 字，字长32位，模块数m ＝4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T MC ＝80ns ，数据总线宽度为32位，假定总线传送周期T ＝15ns 。问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少? 【解】顺序方式和交叉方式读取m ＝4个字的信息总量都为 q=32b ×4＝128b 顺序存储器和交叉存储器连续读取4个字所需的时间分别为 T1=mT MC =4×80＝320ns=32×10-8(s) T2=T MC +(m-1)τ=80+(4-1)×20＝140ns=14×10-8(s) 顺序存储器和交叉存储器的带宽各是 W1=128/(32×10-8)=4×108(b/s) W2=128/(14×10-8)=9.14×108(b/s) 14.相联存储器 是按内容寻址的存储器，即用某项内容（关键字）作为地址来存取的存储器。 相联存储器主要用于存放Cache 的行标记，虚拟存储器的分段表、页表和快表。 15.高速缓冲存储器(Cache) Cache 是介于CPU 与主存之间，用于存放当前最活跃的程序块和数据的高速小容量存储器。 Cache 实现的工作原理是CPU 运行程序的局部性原理，即指CPU 执行的程序所使用的存储单元是相对集中或小批簇聚于相邻单元中。 Cache 的命中率H 是指CPU 在Cache 中访问到的次数n 1与总的访问次数n 之比。 %1001 ?= n n H 不命中率（脱耙率）：（1- H ） 在有Cache 的主存系统中，CPU 访问存储器的平均周期： T A =H ×T cc +(1-H)×T mc 上式中：T cc —— Cache 的存储周期 T mc ——主存的存储周期 Cache的访问效率：e=T cc/T A CPU与Cache、主存的存储层次。 16.虚拟存储器 虚拟存储器的功能与特点 页式虚拟存储器 （1）页式虚存地址映射 （2）转换后援缓冲器-TLB 由于页表通常在主存中，因而即使逻辑页已经在主存中，也至少要访问两次物理存储器才能实现一次访存，这将使虚拟存储器的存取时间加倍。为了避免对主存访问次数的增多，可以对页表本身实行二级缓存，把页表中的最活跃的部分存放在高速存储器中，组成快表。这个专用于页表缓存的高速存储部件通常称为转换后援缓冲器(TLB)。保存在主存中的完整页表则称为慢表。 段式虚拟存储器 段页式虚拟存储器 21.本章主要的术语、概念 存储元， ROM，RAM，Cache，主存，内存，外存（辅存），存储周期，静态存储器，动态存储器，刷新，写操作，读操作，多模块交叉存储器，双端口存储器，Cache 的命中率，相联存储器。 第4章 指令系统 本章的学习目的：弄清计算机指令系统按功能划分的指令种类；两种指令系统计算机： CISC （复杂指令系统计算机）和RISC （精简指令系统计算机）指令的特点；指令和数据的寻址方式；堆栈及其应用。 本章要掌握的基本内容： 1.指令的基本格式及指令系统与硬件、软件之间的关系 OP ——指示指令的操作性质，用二进制代码表示，OP 通过指令译码器进行解释。 A ——通常用于指示操作数的地址或指令地址。 决定指令格式的主要因素有三个：一是操作的种类，二是地址的数目，三是寻址方式。 2. 操作码OP 的结构 （1）操作码的位数n 取决于操作的种类N 2n ≥N , 即n ≥log 2 N 3. 地址码结构 根据一条指令中所包含的地址个数，分为三地址、二地址、一地址和零地址指令。 4.指令的寻址方式有二种： （1）顺序寻址方式，即指令在内存按序安排，指令地址由程序计数器PC 提供。 （2）跳跃寻址方式，由程序控制类指令的执行形成下一条指令的地址。 5. 操作数寻址方式——形成操作数有效地址的方法。主要的寻址方式有： （1）立即寻址方式（立时地址） 指令中的地址字段直接给出操作数本身。适用于指定固定的常数。 （2）直接寻址方式 地址字段直接给出操作数在内存的地址A ，即有效地址E=A 。 （3）间接寻址方式 指令中的地址字段指出操作数地址的地址。 间接寻址可根据间址的次数分为一次间址和多次间址，如E=(A)为一次间址；E=((A))为二次间址。 （4）寄存器寻址方式 A.寄存器直接寻址 地址字段给出寄存器的编号，该寄存器的内容就是操作数。 B.寄存器间接寻址 地址字段指定的寄存器，其内容是操作数的地址，有效地址E = (R n )。 C.变址寄存器寻址 将变址寄存器的内容（变址值）与形式地址相加而得到有效地址。 E = (Rx) +D D通常用补码表示，可以是正整数或负整数，变址范围：－2n-1 ~ (2n-1-1)，n为D的位数。 （5）段寻址方式 将段寄存器的基地址（左移4位）与偏移量相加形成内存地址的寻址方式（PC采用）。 6. 堆栈 按后进先出（LIFO）方式存取的存储单元的有序集合。计算机中堆栈的实现有二种结构，一种是寄存器堆栈（串联堆栈、下压堆栈），另一种是存储器堆栈。前者是在CPU中设置一组专门的具有对位串联的若干个寄存器组成，配合堆栈指令实现堆栈操作；后者则是在内存开辟专门用于堆栈的存储区，另加堆栈指针SP组成，配合堆栈指令实现其操作。由于存储器堆栈是使用容量较大的内存部分存储区，因此具有堆栈区的位置灵活和容量可变等特点，是常用的一种。 堆栈在计算机中的应用主要有： a.为零地址指令提供操作数，例如堆栈处理器； b.存放返回主程序得地址，实现子程序的嵌套； c.存放多级中断的有关信息，实现多级中断的嵌套。 7. 精简指令系统的特点： a.选用的是使用频率最高的一些简单指令； b.指令长度固定，指令格式及寻址方式种类少； c.只有取数和存数指令访问存储器，其余指令的操作均在寄存器之间进行。 8. 指令系统按功能划分的种类：传送类指令、算逻运算指令、程序控制类指令、I/O指令、其它指令等 【指令格式及寻址方式举例】 3）指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 【解】指令格式及寻址方式特点如下： ①单字长二地址指令。 ②操作码字段OP 6位可以指定26＝64条指令。 ③源和目标都是通用寄存器(可分别指定32个寄存器)，所以是RR型指令，两个操 作数均在寄存器中。 ④这种指令结构常用于算术逻辑运算类指令。 9. 指令系统的发展演变 CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer） 具有大量的指令和寻址方式（更接近高级程序语言） 80/20原则：80%的程序只使用20%的指令 大多数程序只使用少量的指令就能够运行 RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 在数据通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单 大部分RISC机具有以下特点： （1）指令系统设计时选择一些使用频率较高的简单指令，且选择一些很有用但不复杂的 指令。 （2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。 （3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。 （4）采用流水线技术。超级标量及超级流水线技术，增加了指令执行的并行度，使得一 条指令的平均指令执行时间小于一个机器周期。 （5） CPU中通用寄存器数量相当多，可以减少访存次数。 （6）以硬布线控制逻辑为主，不用或少用微码控制。 （7）采用优化的编译程序，力求有效地支持高级语言程序。 RISC三要素： (1)一个有限的简单的指令集；指令长度固定，指令格式和寻址方式种类少， (2)CPU配备大量的通用寄存器；只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作均在寄 存器之间进行。 (3)强调对指令流水线的优化。 10. 本章主要的术语、概念 指令，指令系统，操作码，地址码，形式地址，有效地址，寻址方式，顺序寻址，跳跃寻址，立即寻址，隐含寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，段寻址，CISC， RISC，堆栈，压栈，出栈。 第5章中央处理器 本章的学习目的：了解中央处理器的基本功能和组成，基本了解计算机内部的运行机制，组合逻辑控制器，微程序控制器及其设计技术，并行处理技术等。 本章要掌握的基本内容： 中央处理器CPU――计算机中用于解释和执行指令的部件。 1. CPU的功能： （1）指令控制，即程序的顺序控制。 主要是由程序计数器PC（顺序寻址）和控制类指令的执行（跳跃寻址）实现的。（2）操作控制 由执行指令的一系列微操作信号进行控制。 （3）时间控制 对各种操作实施时间上的控制。主要是由时序信号发生器等实现。 （4）数据加工 对数据实现算逻运算等的处理。 CPU的前三个功能主要是由控制器实现的，最后一个功能则是在运算器实现的。2. CPU的组成 传统的CPU是由控制器和运算器两部分组成的，在巨大规模集成电路的CPU芯片中还包括存储管理部件及CPU内部的Cache。 控制器是指挥计算机各部件按指令要求进行操作的部件，是计算机的控制中心，其主要功能是： (1) 控制取出指令，解释指令和执行指令； (2) 中断的控制； (3) 信息传送线的控制。 3. 控制器的基本组成 (1) 指令部件 即与指令有关的部件，它包括程序（指令）计数器PC、指令寄存器IR和指令译码器ID。 (2) 时序部件 时序部件主要包括时钟脉冲源及启停控制电路；时序信号的产生及控制部件。 (3) 操作控制器 用以产生微操作控制信号，控制各部件的操作。 (4) 地址寄存器AR及数据寄存器DR，状态条件寄存器PSR等。 (5) 中断机构及控制台。 4. 操作控制器的类型主要有二种： (1) 组合逻辑控制器（硬布线逻辑） (2) 微程序控制器（存储逻辑型） 5. 指令周期，CPU周期和时钟周期 (1) 指令周期 指取出并执行一条指令所需的时间。通常，其长短与指令的复杂程度有关。 (2) CPU周期（机器周期） 将指令周期划分为若干个相对独立的操作阶段，称为CPU周期。 (3) 时钟周期（节拍脉冲或T周期） CPU周期包括若干个完成微操作的节拍脉冲。 6. 时序信号的作用和体制 时序信号的作用：为计算机各部分的协调工作提供时序标志。 时序信号的基本体制：电位-脉冲制。这是由于器件的特性所决定。 7. 时序信号发生器的组成 (1) 时钟脉冲源 由石英晶体振荡器和与非门组成的振荡电路组成，是主机信号的发源地。 (2) 环型脉冲发生器 循环移位寄存器和译码电路配合产生所需的节拍脉冲。 (3) 启停控制电路 启停控制电路是控制机器正常启动运行和停机操作的控制电路。对启停电路设计的要求主要是：启动时，一定要从第一个节拍电位的前沿开始工作，以保证机器运行时的第一个节拍脉冲有足够的宽度，使机器工作可靠；停机时，一定要在指令最末一个节拍脉冲结束后才关闭时序发生器。 【微处理器的数据传输速率】一个32位的微处理器，它有16位外部数据总线，总线的时钟频率是800MHz，假定一个总线事务的最短周期是2个时钟周期，问：（1）这个处理器的最大数据传输速率是多少MB/s？（2）如果将外部数据总线的宽度扩展为32位，那么处理器的最大数据传输速率提高到多少MB/s？ 【解】（1）处理器的最大数据传输速率是 D tr=(16/8)÷2T=2×(800÷2)=800 (MB/s) (T=1/F) （2）如果将外部数据总线的宽度扩展为32位，那么处理器的最大数据传输速率提高到 D tr=(32/8)÷T=4×(800÷2)=1600 (MB/s) 8. 组合逻辑控制器（硬布线控制器） 对不同指令中相同微操作的产生条件用逻辑代数的方法进行综合、化简，最后得到每个微操作产生的逻辑式并用组合逻辑电路实现之。组合逻辑控制器经常采用三级的时序信号：主状态周期（CPU周期）、节拍电位、节拍脉冲。 9. 微命令、微指令、微程序和微周期 微命令是控制部件向执行部件发出的各种最简单的控制命令，例如ALU BUS。 微指令是在一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合。微指令通常包括操作控制字段和顺序控制字段。 微程序是由微指令组成的，用以实现指令功能的程序。 概括为： 微周期是执行一条微指令和取出下一条微指令时间之和。 10 微程序控制器组成原理及微程序控制的计算机的工作过程。 微程序控制的计算机的工作过程： （1）执行取指微指令，依（PC）从内存读出指令，由指令操作码经地址转移逻辑形成执行该指令的微程序入口地址送到微地址寄存器μAR。 （2）根据（μAR）从控制存储器CM读出微指令送微指令寄存器MIR。 （3）操作控制字段（经译码）产生微命令，送入各功能部件执行。 （4）由地址转移逻辑形成下一微地址送μAR，再重复步骤（2）、（3）、（4），这就是微程序的执行过程。 11. 微命令编码的方法通常有三种 （1）直接表示法（直接控制法、不译法） 操作控制字段中的每一位二进制代码表示一个微命令，该位为1，表示有该微命令。 （2）编码表示法（字段编码法） 将微命令分段编码，经简单译码产生微命令。 分段编码的原则： ①相互有一定关系又不能在同一微周期出现（相斥性）的微命令可编在同一字段内；可能在同一微周期出现（相容性）的微命令应编在不同的字段内。 ②分段应与数据通路的结构相适应，以便于微命令的设计、修改和检查。 ③每个字段的位数不能太多（2～4位）。 （3）混合表示法 把直接表示法和编码表示法相混合使用。 12.微地址的形成 如何正确形成下一条微指令的地址，是关系到微程序能否正确执行的问题。取指令后，通常由指令的操作码经地址转移逻辑形成执行该指令的微程序入口；无转移时，意味着下一条微指令的地址在设计时已可定（已知）；判断转移时，由判别字段和微指令执行结果经地址转移逻辑获得下一微地址。 13. 组合逻辑控制器和微程序控制器的根本区别： 微操作信号的产生部件不同，产生方式不同。 14. 在并行处理技术中，并行性的两种含义：并发性和同时性。并行技术的三种形式：时间并行，空间并行和时空并行。 15. 本章主要的术语、概念 控制器程序计数器PC指令寄存器IR程序状态字PSW 时序部件指令译码微操作形成部件微操作 指令周期 CPU周期节拍电位节拍脉冲 指令微流程组合逻辑控制微程序控制控制存储器CM 微命令微指令微程序微周期 微地址同时性并发性并行性 时间重叠资源重复顺序方式流水方式 吞吐率 第6章总线系统 本章的学习目的：掌握总线的工作原理，熟悉计算机各个模块之间的互联方法，掌握总线的类型、仲裁机制、定时方式、数据传送方式等。重点在总线结构、总线控制两个方面，要多记，在理解的基础上记忆。 本章要掌握的基本内容： 1. 总线的基本概念 总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。一个单处理器系统中的总线，大致分为三类： (1)内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。 (2)系统总线：CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如存储器、通道等互相连接的总线。 (3)I/O总线：中、低速I/O设备之间互相连接的总线。 2. 物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线的根数，总线的插头、插座的形状，引脚线的排列方式等。 功能特性：描述总线中每一根线的功能。 电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。送入CPU的信号叫输入信号(IN)，从CPU发出的信号叫输出信号(OUT)。 时间特性:定义了每根线在什么时间有效。规定了总线上各信号有效的时序关系，CPU 才能正确无误地使用。 3.总线标准 ISA总线 (16位，带宽8MB/S) EISA总线 (32位，带宽33.3MB/S) VESA总线 (32位，带宽132MB/S) PCI总线 (32位，带宽132MB/S，允许64位) 4. 总线带宽 指总线本身所能达到的最高传输速率。 单位：MB/s 兆字节每秒 5.总线接口 6.信息的传送方式 串行，并行，分时 7.接口的基本功能 (1)交换主机与外设的状态信息，如控制外设的启停，传送外设的忙、闲信息等； (2) 匹配主机与外设的速度差异； (3) 实现数据格式转换； (4) 实现主机与外设之间的数据交换。 8.接口的分类 9.集中式仲裁 第7章外存与I/O设备 本章的学习目的： 本章要掌握的基本内容： 1.外围设备的一般功能 在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。 2.外围设备的基本组成 3.外围设备的分类 4.硬磁盘存储器 第8章输入输出系统 本章要掌握的基本内容： 1.外围设备的信息交换方式 计算机组成原理复习要点 题型分布 选择题20分；填空题30分；判断题10分；计算题20/25分；简答题20/15分 第一章概述 1、什么是计算机组成 每章重点内容 输入设备 运算器- f 1 存储器卜 t地1址 输出设备 物理组成 计 算 机 组 成 逻辑组成 设备级组成 版块级组成w芯片 级组成 元件级组成 设备级组成 寄存器级组成 2、诺依曼体系结构计算机的特点 （1）硬件由五大部份组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备） 三扌空希I」鋼二 (3)米用存储程序 所有的程序预先存放在存储器中，此为计算机高速自动的基础; 存储器采用一维线性结构；指令米用串行执行方式。 控制流(指令流)驱动方式； (4)非诺依曼体系结构计算机 数据流计算机 多核(芯)处理机的计算机 3、计算机系统的层次结构 (1)从软、硬件组成角度划分层次结构 操作系统圾 偿统机器级 系统分折级 用户程序级 骰程宇控制器厂睫程庠级 (2)从语言功能角度划分的层次结构 虚拟机：通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能。 第二章数据表示 1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围 (1)原码： 计算规则：最高位表示符号位；其余有效值部分以2#的绝对值表示。如： (+0.1011)原=0.1011; (-0.1001)原=1.1001 (+1011)原=01011; (-1001 )原=11001 注意：在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。原码的数学定义 若定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，贝 X 原=X 当1 >X > 0 X 原=1-X=1+|x| 当0》X>-1 若定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，贝 X 原=X 当2n >X > 0 X 原=2n-X=2n+|x| 当0》X>-2n 说明： 在各种码制(包括原码)的表示中需注意表示位数的约定，即不同的位数表示结 果不同，如： 第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见 P1 表 1.1 。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？（略） 4．冯 . 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯 . 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB MB GB来度量，存储 容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。 《计算机组织与体系结构》 实验报告 学号： XXX 姓名：XXX 班级：XXX 指导教师：XXX 时间: 2013年01月 中国矿业大学计算机学院 目录 一基本运算器实验 (2) 1、实验目的 (2) 2、实验设备 (2) 3、实验原理 (2) 4、实验步骤 (3) 5、实验结果 (5) 5、实验体会 (5) 二微程序控制实验 (6) 1、实验目的 (6) 2、实验设备 (6) 3、实验原理 (6) 4、实验步骤 (12) 5、实验体会 (13) 三CPU与简单模型机设计实验 (13) 1、实验目的 (13) 2、实验设备 (13) 3、实验原理 (13) 4、实验步骤 (18) 5、实验流图 (21) 6、实验体会 (25) 实验一基本运算器实验 1. 实验目的 (1) 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。 2. 实验设备 PC机一台，TD-CMA实验系统一套。 3.实验原理 本实验的原理如下图所示： 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片FPGA中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即： (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 (3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。 第1章计算机组成与体系结构 根据考试大纲，本章内容要求考生掌握3个知识点。 （1）构成计算机的各类部件的功能及其相互关系； （2）各种体系结构的特点与应用（SMP、MPP）； （3）计算机体系结构的发展。 1.1 计算机体系结构的发展 冯·诺依曼等人于1946年提出了一个完整的现代计算机雏形，它由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备组成。现代的计算机系统结构与冯·诺依曼等人当时提出的计算机系统结构相比，已发生了重大变化，虽然就其结构原理来说，占有主流地位的仍是以存储程序原理为基础的冯·诺依曼型计算机，但是，计算机系统结构有了许多改进，主要包括以下几个方面。 （1）计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行算法，从而出现了向量计算机、并行计算机、多处理机等。 （2）高级语言与机器语言的语义距离缩小，从而出现了面向高级语言机器和执行高级语言机器。 （3）硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应，从而出现了面向对象操作系统机器和数据库计算机等。 （4）计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流计算机和归约机。 （5）为了适应特定应用环境而出现了各种专用计算机。 （6）为了获得高可靠性而研制容错计算机。 （7）计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各种功能分布计算机，这类计算机包括外围处理机、通信处理机等。 （8）出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的计算机系统结构。 （9）出现了处理非数值化信息的智能计算机。例如自然语言、声音、图形和图像处理等。 1.2 构成计算机的各类部件的功能及其相互关系 计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。 计算机组成原理2009年12月期末考试复习大纲 第一章 1.计算机软件的分类。 P11 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。 2.源程序转换到目标程序的方法。 P12 源程序是用算法语言编写的程序。 目标程序（目的程序）是用机器语言书写的程序。 源程序转换到目标程序的方法一种是通过编译程序把源程序翻译成目的程序，另一种是通过解释程序解释执行。 3.怎样理解软件和硬件的逻辑等价性。 P14 因为任何操作可以有软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一机器功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格，速度，可靠性，存储容量等因素。因此，软件和硬件之间具有逻辑等价性。 第二章 1.定点数和浮点数的表示方法。 P16 定点数通常为纯小数或纯整数。 X=XnXn-1…..X1X0 Xn为符号位，0表示正数，1表示负数。其余位数代表它的量值。 纯小数表示范围0≤|X|≤1-2-n 纯整数表示范围0≤|X|≤2n -1 浮点数：一个十进制浮点数N=10E.M。一个任意进制浮点数N=R E.M 其中M称为浮点数的尾数，是一个纯小数。E称为浮点数的指数，是一个整数。 比例因子的基数R=2对二进制计数的机器是一个常数。 做题时请注意题目的要求是否是采用IEEE754标准来表示的浮点数。 32位浮点数S（31）E（30-23）M（22-0） 64位浮点数S（63）E（62-52）M（51-0） S是浮点数的符号位0正1负。E是阶码，采用移码方法来表示正负指数。 M为尾数。P18 P18 2.数据的原码、反码和补码之间的转换。数据零的三种机器码的表示方法。 P21 一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为0，用二进制表示的数位值都相同，既三种表示方法完全一样。 一个负整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为1，用二进制表示的数位值都不相同，表示方法。 1.原码符号位为1不变，整数的每一位二进制数位求反得到反码； 2.反码符号位为1不变，反码数值位最低位加1，得到补码。 例：x= (+122)10=(+1111010)2原码、反码、补码均为01111010 Y=(-122)10=(-1111010)2原码11111010、反码10000101、补码10000110 +0 原码00000000、反码00000000、补码00000000 -0 原码10000000、反码11111111、补码10000000 3.定点数和浮点数的加、减法运算：公式的运用、溢出的判断。 P63 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。 （1）x=11011 y=00011 （2）x=11011 y=-10101 （3）x=-10110 y=-00001 课程知识点分析 试题类型: 单项选择2’* 10 = 20’; 填空1’* 15 = 15’; 简答5’* 3 = 15’; 计算题6’* 5 = 30’; 分析论述10’*2 = 20’; 总分100’; 各位同学,在使用这份资料复习时,要注意: 带有红色标记的是重点内容; 尽管很多知识点只有几个字,但是涉及的内容却非常多,比如Cache映像机制;考虑到有些同学考试时有不好的习惯,为了避免麻烦,我在这儿只给大家提纲,请大家对应的看书; 请大家看时,把你特别不明白的地方标出来,发送给lei.z@,我在周一给大家讲解。蓝色标记是之前考过的,应该很重要。大题都在第四章以后--------------------------------------------------------------------- 第一章计算机系统概论 1.1教学内容介绍 (1计算机的发展与应用。 (2计算机系统的层次结构。 (3计算机的特点:快速性、通用性、准确性和逻辑性。 (4计算机的分类方法。 (5性能指标。 1.2重难点分析 (1计算机系统从功能上可划分为哪些层次?各层次在计算机系统中起什么作用? (2冯.诺依曼计算机体系的基本思想是什么?(选择、填空。指令和数据都是用二进制表示的 (3按照此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成?各起什么作用? (4如:指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们? (5衡量计算机性能的主要指标- 机器字长(定义、主频、CPI、MIPS(含义、FLOPS等等 第三章系统总线 3.1教学内容 (1总线及分类。总线是连接各个部件的信息传输线,总线包括:片内总线、系统总线和通信总线。 (2理解总线标准的意义,看看你知道主板上的几种标准总线。 (3总线特性及性能指标: 包括机械特性、电气特性、功能特性和时间特性。 (4总线结构:单总线结构、双总线结构和三总线结构。 (5总线连接方式: 串行传送、并行传送和分时传送。 一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选或复选） 1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。 2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.（冯诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数据一同存储在存储器里。 4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。 6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。 年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。 年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、中规模集成电路）作为电子器件。 年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超大规模集成电路）作为电子器件。 存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、LRU算法、随机替换）。 的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。 是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。 由高速的（SRAM）组成。 的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加工）。的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式）反映了时序信号的定时方式。 的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。 的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控制方式）。 的异步控制方式有时又称为（可变时序控制方式、应答控制方式）。 一、填空、选择或判断 1.多核处理机是空间并行计算机，它有___多__个CPU。 2.计算机的发展大致经历了五代变化，其中第四代是1972-1990 年的_大规模和超大规模 集成电路______计算机为代表。 3.计算机从第三代起，与IC电路集成度技术的发展密切相关。描述这种关系的是_摩尔__ 定律。 4.1971年，英特尔公司开发出世界上第一片4位微处理器__Intel 4004_____。首次将CPU 的所有元件都放入同一块芯片之内。 5.1978年，英特尔公司开发的___Intel 8086_______是世界上第1片通用16位微处理器， 可寻址存储器是_1MB______。 6.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是__物理器件性能所致___。 7.冯。诺依曼计算机工作方式的基本特点是__按地址访问并顺序执行指令_____。 8.20世纪50年代，为了发挥__硬件设备_____的效率，提出了_多道程序___技术，从而发 展了操作系统，通过它对__硬软资源______进行管理和调度。 9.计算机硬件能直接执行的只有__机器语言_________ 。 10.完整的计算机系统应包括__配套的硬件设备和软件系统______。 11.计算机的硬件是有形的电子器件构成，它包括_运算器__、_控制器_、_存储器__、_适配器_、_系统总线__、__外部设备__。 12.当前的中央处理机包括__运算器_____、_控制器_____、__存储器_____。 13.计算机的软件通常分为__系统软件_______和___应用软件_____两大类。 14.用来管理计算机系统的资源并调度用户的作业程序的软件称为__操作系统_____，负责将_高级____-语言的源程序翻译成目标程序的软件称为___编译系统____。 15.计算机系统中的存储器分为__内存____和__外存______。在CPU执行程序时，必须将指令存放在__内存______中。 16.计算机存储器的最小单位为___位______。1KB容量的存储器能够存储___8192_____个这样的基本单位。 17.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_总线_____。就其所传送的信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括__数据__、__地址__和__控制____信息。 18.指令周期由__取指____ 周期和__执行_____周期组成。 19.下列数中最小的数为_______. A (101001)2 B(52)8 C (101001)BCD D(233)16 20.下列数中最大的数为 A ()2 B(227)8 C (96)16D(143)5 21.在机器数中，________的零的表示形式是唯一的。 A原码B补码C反码D原码和反码 22.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正 小数为___C____，最小负小数为___D_____ A +(231-1) B -(1-2-32) C +(1-2-31)≈+1 D-(1-2-31)≈-1 23.某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正 整数为___A____，最小负整数为___D_____ A +(231-1) B -(1-2-32) 《计算机组成与系统结构》考试大纲 第1章计算机系统概论 本章的学习目的：初步了解计算机系统的组成和计算机的工作过程，掌握常用的概念、名词术语，为以后各章的学习打下基础。 本章要掌握的主要内容： 1.计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，硬件是物质基础，软件是解题的灵魂。弄清硬件和软件的概念。 2.计算机硬件系统所包含的主要部分，各部分的功能及其组成框图。 3.计算机的工作过程，主要是周而复始地取出指令、解释指令和执行指令的过程。而指令周期是指取出指令和执行指令所需的时间。它包括取出指令、解释指令和执行指令两个阶段。 4.冯·诺依曼计算机的设计思想是采用二进制表示各种信息以及存储程序和程序控制。存储程序的概念是将解题程序（连同必须的原始数据）预先存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制全机自动、协调地完成解题任务。存储程序和程序控制统称为存储程序控制。它是电子数字计算机与其他计算工具的最大区别，是电子计算机之所以能高速进行大量计算工作的基础。 5.控制器和运算器合称为中央处理器CPU，当前CPU芯片还集成有存储管理部件、Cache等；CPU和内存储器合称为计算机主机。 6.指令字和数据均以二进制代码的形式存入存储器，计算机是如何区分出指令和数据的。 7.计算机系统的主要性能指标：字长、存储容量、运算速度等。 8.计算机的运算速度是指它每秒钟执行指令的条数。单位是MIPS（百万条指令每秒） ∑=? = n i i i m t f V 1 1 式中，n—指令的种类 f i —第i种指令在程序中出现的频度（%） t i —第i种指令的指令周期 9.计算机系统按功能划分，通常为五级的层次结构：依次是微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级，每一级都可进行程序设计。 10.软件和硬件在逻辑功能的等效性及其例子。 11.本章主要的术语及概念： 计算机组成原理知识点总结 （2015-2016第2学期） 题型： 第一题：简答题（每题8分，共24分） 1、（第1章）（第3章） 2、（第5章） 3、（第9章） 第二题：分析题（每题10分，共20分） 1、（第7章） 2、（第8章） 第三题：计算题（每题10分，共30分，要求有计算过程） 1、（第4章） 2、（第6章） 3、（第9章）（第3章） 第四题：设计题（每题13分，共26分） 1、（第4章） 2、（第4章） 知识点总结 第1章 ①计算机系统层次结构：三种编程语言、软硬件分界面 ②计算机五大部件及其功能 ③主存储器、运算器、控制器内部细化结构及各部分功能 ④三个字长的概念 ⑤冯诺依曼计算机特点 第3章 ①总线判优控制：三种集中式优先权仲裁方式 ②总线通信控制：四种方式及其优缺点、异步通信应答方式的三种类型及特点 ③波特率及比特率计算 第4章 ①存储器层次结构：三层的速度容量比较、三层主要解决的问题 ②主存储器的指标：容量的表示、速度的两个指标 ③RAM的分类及两者的区别、DRAM三种刷新方式及其相关计算 ④存储器的扩展：两种基本扩展方式的连线，画图，设计 ⑤汉明码的编码及纠错过程 ⑥低位交叉存储器的原理及其优点 ⑦cache写操作的两种方法及其特点 ⑧cache地址映射三种方式：原理、地址分段、判断命中、优缺点、主存缓存系统中主存地址格式设计 ⑨cache平均访问时间、效率计算 ⑩磁记录原理、磁记录方式 （11）硬盘存储器的结构 （12）硬盘存储器参数计算：容量、寻址时间、数据传输率、道密度、位密度 （13）CRC码的编码与纠错过程 第5章 ①I/O设备编址方式及其特点 ②I/O设备与主机信息传送的控制方式：程序查询、程序中断、DMA及特点 ③显示设备分辨率、灰度级、VRAM的计算 ④汉字处理：输入码、内码、字形码（点阵） ⑤I/O接口的功能 ⑥程序查询方式的工作过程 ⑦程序中断方式的接口电路：中断请求触发器、中断屏蔽触发器、排队器、向量地址形成部件 ⑧响应中断的条件和时间 ⑨中断服务程序流程：单重中断和多重中断的区别 ⑩DMA周期挪用的三种情况 （11）DMA接口的结构 （12）DMA接口的工作过程 （13）接口的相关计算 第6章 ①定点数与浮点数：概念、表示方法、表示范围、相关计算 ②定点数乘法：原码一位、原码两位、BOOTH算法 ③定点数除法：恢复余数、加减交替 ④浮点数加减运算的步骤 ⑤浮点数格式设计 第7章 ①指令格式：操作码（长度固定、可变、扩展操作码）、地址码（不同地址码的含义、特点）、指令字长 ②数据才存储器中的存放方式：存放顺序、边界对准 ③指令寻址两种类型 ④数据寻址10种类型：概念、特点、EA的计算、寻址范围的计算、堆栈寻址 ⑤指令格式设计：操作码、寻址特征、地址码长度 ⑥RISC CISC的概念 第8章 ①CPU的功能 ②CPU寄存器：可见、不可见 ③指令周期的划分 ④指令流水的影响因素：三种相关及其解决方案 ⑤流水线性能参数计算 第五章 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）； (2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是(程序计数器PC)； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。 2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期 流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。标出各微操作信 号序列。 解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示： 3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图， 其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。 5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画出 时序产生器逻辑图。 解：节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1 = T3 =200ns ， T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。为了消除节拍脉冲上的毛刺，环 型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关 系，节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的逻辑表达式如下： T1 = C1·， T2 = ， T3 = 6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指 令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。 解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：256×32位=1KB 7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。 下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，F为 学试卷 院（系、部） 专业 班级 姓名 学号 …… .… … … … … …… … … … … .密… … … … … … … … … …… … … … … 封 … … … … …… . . …… … … … ……. . 线… … … … … … … … … … … … … … . . 计算机组成与系统结构考试试卷 一． 填空题 (填空每空1分，共10分；选择填空每空2分，共20分) 1．计算机系统中的存贮器系统是指___D ___。 A RAM 存贮器 B ROM 存贮器 C 主存贮器 D cache 、主存贮器和外存贮器 2．某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为___B ___。 A +（1 – 2-32） B +（1 – 2-31） C 2-32 D 2-31 3．算术 / 逻辑运算单元74181ALU 可完成___C ___。 A 16种算术运算功能 B 16种逻辑运算功能 C 16种算术运算功能和16种逻辑运算功能 D 4位乘法运算和除法运算功能 4．存储单元是指___B ___。 A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合 C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 5．相联存贮器是按___C ___进行寻址的存贮器。 A 地址方式 B 堆栈方式 C 内容指定方式 D 地址方式与堆栈方式 6．变址寻址方式中，操作数的有效地址等于___C ___。 A 基值寄存器内容加上形式地址（位移量） B 堆栈指示器内容加上形式地址（位移量） C 变址寄存器内容加上形式地址（位移量） D 程序记数器内容加上形式地址（位移量） 7．以下叙述中正确描述的句子是：___D ___。 A 同一个CPU 周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作 B 同一个CPU 周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作 C 同一个CPU 周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 D 同一个CPU 周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 8．计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时___C ___。 A 减少了信息传输量 B 提高了信息传输的速度 C 减少了信息传输线的条数 一、选择题 1.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则原码表示法可表 示的最大正小数为_________，最小负小数为________。( ) A. +(322- 1)，一(1一312-) B. +(312- 1)，一(1一322-) C. +(1一312-)，一(1一312-) D. +(312- 1)，一(1一312-) 2.两个补码数相加，只有在_________时有可能产生溢出，在时一定不会产生溢出。( ) A.符号位相同，符号位不同 B.符号位不同，符号位相同 C.符号位都是0，符号位都是1 D.符号位都是1，符号位都是0 3.在定点二进制运算器中，加法运算一般通过( )来实现。 A.原码运算的二进制加法器 B.反码运算的二进制加法器 C.补码运算的十进制加法器 D.补码运算的二进制加法器 4.组成一个运算器需要多个部件，但下面所列()不是组成运算器的部件。 A.状态寄存器 B.数据总线 C. ALU D.通用寄存器 5.关于操作数的来源和去处，表述不正确的是( )。 A.第一个来源和去处是CPU 寄存器 B.第二个来源和去处是外设中的寄存器 C.第三个来源和去处是内存中的存贮器 D.第四个来源和去处是外存贮器 6.基址寻址方式中，操作数的有效地址等于( )。 A.基址寄存器内容加上形式地址 B.堆栈指示器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 7.在控制器中，部件( )能提供指令在内存中的地址，服务于读取指令，并接收下条将被执行的指令的地址。 A.指令指针IP C.指令寄存器IR B.地址寄存器AR D.程序计数器PC 8.指令流水线需要处理好( )3个方面问题。 A.结构相关、数据相关、控制相关 B.结构相关、数据相关、逻辑相关 C.结构相关、逻辑相关、控制相关 D.逻辑相关、数据相关、控制相关 9.若主存每个存储单元存8位数据，则( )。 A.其地址线也为8位 B.其地址线为lfi位 C.其地址线与8有关 D.其地址线与8无关 10. CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做( )。 A.逻辑地址 B.物理地址 C.虚拟地址 D.真实地址 11.在统一编址方式下，存储单元和I; 0设备是靠指令中的( )来区分的。 A.不同的地址 B.不同的数据 C.不同的数据和地址 D.上述都不对 12. CPU正在处理优先级低的一个中断的过程中又可以响应更高优先级中断的解决中 断优先级别问题的办法被称为( )。 A.中断嵌套 B.中断请求 C.中断响应 D.中断处理 二、判断题 1.海明校验码是对多个数据位使用多个校验位的一种检错纠错编码方案，不仅可以发现是否出错，还能发现是哪一位出错。( ) 2.只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。( ) 第 1 章习题答案 5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。 请回答下列问题： （1）对于P1，哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？ （2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？ （3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是多少？ （4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？ 参考答案： （1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。 （2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/=100MIPS。 对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/=70MIPS。 从执行速度来看，对于P2，因为100/70=倍，所以M1比M2快倍。 （3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。 在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×(150×106)=40。 （4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。故性价比R为： R=1/(执行时间×价格) R越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。 因为10×5000 > 5×8000，所以，M2的性价比高。应选择M2。 （5）P1和P2需要同等考虑，性能有多种方式：执行时间总和、算术平均、几何平均。 若用算术平均方式，则：因为(10+/2×5000 > (5+/2×8000，所以M2的性价比高，应选择M2。 若用几何平均方式，则：因为sqrt(10× ×5000 < sqrt(5××8000，所以M1的性价比高，应选择M1。 6．若机器M1和M2具有相同的指令集，其时钟频率分别为1GHz和。在指令集中有五种不同类型的指令 请回答下列问题： （1）M1和M2的峰值MIPS各是多少？ （2）假定某程序P的指令序列中，五类指令具有完全相同的指令条数，则程序P在M1和M2上运行时，哪台机器更快？快多少？在M1和M2上执行程序P时的平均时钟周期数CPI各是多少？ 课程总复习 第一章计算机系统概论 1 计算机的分类 电子计算机从总体上来说分为两大类:电子模拟计算机和电子数字计算 机。 电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。 电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。 数字计算机与模拟计算机的主要区别见表1.1: 表1.1 数字计算机与模拟计算计的主要区别 2 计算机系统结构与性能之间的关系 分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机六类，其结构复杂性、性能、价格、依次递减。 3 计算机的硬件组成一般结构 由：运算器+存储器+控制器+适配器与输入/输出设备等构成。 应掌握各部分的主要功能。 [指令与程序的基本概念]： 1) 指令的形式 指令的内容由两部分组成,即操作的性质和操作的地址。前者称为 操作码, 2) （冯.诺依曼结构计算机原理）：周而复始地进 行取指/执行的操作，完成既定的任务。 非冯.诺依曼结构计算机则是指：脱离“存储程序”控制的模式，完成计算机功能。 3) 指令流和数据流概念 指令和数据统统放在内存中,从形式上看,它们都是二进制数码。一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流,它流向控制器；而执行周期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。 适配器与输入设备、计算机的系统结构发展发展趋势（自阅） 4 计算机的软件 [软件的组成和分类] 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序,一类叫应用程序。 系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能及用途。 应用程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序,如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。 [软件的发展演变]目的程序--汇编程序--源程序--操作系统--数据库管理系统 5 计算机系统的层次结构 计算机系统多级结构包括：微程序设计级--一般机器级--操作系统级--汇编语言级--高级语言级 第二章运算方法与运算器 1 数据与文字的表示方法 [数据格式 ] 计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。一般来说，定点格式容许的数值范围有限，但要求的处理硬件比较简单。而浮点格式容许的数值范围很大，但要求的处理硬件比较复杂。 应当掌握： 1）定点数的表示方法，包括：纯小数、纯整数 目前计算机中多采用定点纯整数表示，因此将定点数表示的运算简称为整数运算。 2）浮点表示法： 一个机器浮点数由阶码和尾数及其符号位组成（尾数：用定点小数表示，给出有效数字的位数决定了浮点数的表示精度；阶码：用整数形式表示，指明小数点在数据中的位置，决定了浮点数的表示范围。）。 [数的机器码表示] 第一章 1.诺依曼体制的主要思想： ①采用二进制代码表示信息 ②采用存储程序工作方式（核心概念） ③计算机硬件系统由五大部件（存储器、运算器、控制器、输入\出设备）组成 2.:高速缓存，为解决与主存之间的速度匹配而设置的存储器。位于和主存之间，速度可以与一样快，存放的是最近就要使用的程序和数据，容量较小。 3.总线：一组连接多个部件的公共信号线，可以分时地接收与发送各部件的信息。 4.通道：也称为通道控制器，能够执行专用的通道命令，是管理操作的控制部件。 5.从组成角度划分的层次结构模型： 6.虚拟机：一般是指通过配置软件，扩充机器功能后形成的一台计算机，而实际硬件在物理功能上并不具备这种语言功能。 7.软硬件逻辑等价：在计算机中，有许多功能可直接由硬件实现，也可在硬件支持下依靠软件实现，对用户而言，在功能上是等价的。这种情况称为软硬件在功能上的逻辑等价。例如，乘法运算可由硬件乘法 器实现，也可以在加法器与移位器的支持下，通过执行乘法子程序实现。 8.固件：微程序类似于软件，但被固化在只读存储器中，属于硬件的范畴，称为固件。 9.字长：基本字长一般是指参加一次定点运算的操作数的位数。基本字长影响计算机精度、硬件成本，甚至指令系统的功能。 10.数据通路宽度：指数据总线一次能并行传送的数据位数，它影响计算机的有效处理速度。 11.数据传输率：是指数据总线每秒钟传送的数据量，也称为数据总线的带宽。 数据传输率=总线数据通路宽度×总线时钟频率/8（） 第二章 1.计算机中的信息分为两大类，一类是计算机处理的对象，称为数据；另一类是控制计算机工作的信息，称为控制信息。相应地，在计算机工作时将存在数据流、控制流两类信息流。 2.在原码表示中，真值0可以有两种不同的表示形式，分别称为+0和-0. 对于整数原码，表示的数的范围是 3.在补码表示中，数0只有一种表示方法00 0 对于定点整数补码，表示的数的范围是 4.所谓浮点数的规格化，就是通过移动尾数，使尾数M绝对值的最高位数字为1。即M满足1/2≤<1时，这个浮点数就是规格化的数。 1）对于原码，规格化后，尾数的最高数字位必须为1 。 正数：0.1××……× 负数：1.1××……× 2）对于补码，规格化后，尾数的符号位与最高数字位必须相反。 体系结构课后习题答案 第二章 1，设A,B,C 的内存地址分别是A[i],B[i],C[i],i 从1到1000 LOAD M (A[i]) ADD M (B[i]) STOR M(C[i]) 2, a LOAD M (2) 00000001|000000000010 b 一次 3,在IAS 机上读取一个值的过程如下： IR 中操作码→控制总线，存储器地址X →MAR,MAR 中值→地址总线 X 中数据→数据总线，数总线地址→MBR 写入一个值： IR 中操作码→控制总线，存储器地址X →MAR,MAR 值→地址总线 MBR 值→数据总线，数据总线值→X 4,程序代码：LOAD M(0FA) ADD M(0FB) LOAD M(0FA) JUMP +M(08D,0:19) LOAD –M(0FA) ADD M(0FB) 程序代码意图：首先装入0FA 值，然后与0FB 相加，再装入0FA 值，若AC 中值非负，取0FA 左指令再装入－（0FA ）将0FB 的值相加后装入AC 中 5，如图所示 AC MQ 算术－逻辑电路 40 40 MBR I/O 设备 IBR IR 控制电路 PC MAR 主存储器M 40 20 8 40 12 12 8 40 12 6,便于同时存取两个连续地址序号的存储单元，提高访问速度 7,(1)存储器数据传输率快了32倍 (2)数据通道最大数目增大了一倍 (3)单通道最大数据传输速率提升了5倍。各种技术的使用，提升了整机的性能。 8,回答正确，但是不适合用户理解。MAC机的时钟速率是1.2ghz，P4为2.4ghz，而时钟速率在一定程度上反映了计算机的执行速度，所以P4的机器可能是目前最符合用户要求的机型。 9,在这种表示方法中，10个管表示了十个数字，而使用二进制可以表示错误！未找到引用源。个数字 10,（画图）略 11，MIPS=错误！未找到引用源。*错误！未找到引用源。 12,∵MIPS=错误！未找到引用源。*错误！未找到引用源。 ∴CPI(VAX)=5,CPI(IBM)=1.39 IC≈错误！未找到引用源。 13,CPI=(1+2+2+2)/错误！未找到引用源。=7*错误！未找到引用源。 MIPS=错误！未找到引用源。*错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。*错误！未找到引用源。=5.71*错误！未找到引用源。 T=7*错误！未找到引用源。*错误！未找到引用源。=1.75*错误！未找到引用源。14,a:算术平均法适用于较多程序，抖动较大 调和平均发适用于较少程序，抖动较小 b:计算机A Ra=1/4×(100+0.1+0.2+1)≈25 MIPS Rb=4/(1/100+10+5+1)=0.25 MIPS 计算机B Ra=1/4×(10+0.1++1+1/8)=3.06 Rb=4/(0.1＋1＋10＋8)＝0.21 计算机C Ra=1/4×(5+5+2+1)=3.25 Rb=4/(0.2+0.2+0.5+1)＝2.1 故C>A>B 第三章 1 步骤一 存储器CPU寄存器 1 0011 1 pc 2 5940 ac 3 26 0011 ir 5 0003 6 步骤二 存储器CPU寄存器 1 0011 2 pc 2 5940 000 3 ac 3 26 0011 ir 一．计算机硬件系统组成的基本概念 1.要求考生理解计算机系统的层次结构 第一级微程序机器级（微指令系统）：微指令由硬件直接执行 第二级传统机器级（机器语言）：它用微程序解释机器指令系统 第三级操作系统级：用机器语言程序解释作业控制语句 第四级汇编语言机器级：用汇编程序翻译成机器语言程序 第五级高级语言机器级：用汇编程序翻译成汇编程序或直接翻译成机器语言 2.要求考生掌握计算机硬件系统的组成 1.CPU：CPU的主要功能室读取并执行指令，在执行指令过程中，它向系统中各个部件发出控制信息，收集各部件的状态信息，与各部件交换数据信息。 CPU由运算部件，寄存器组，控制器组成。 2.存储器：存储器用来存储信息，包括程序、数据、文档。 分为主存（内存）、外存、高速缓存（Cache）三级存储器。 3.输入/输出设备 4.总线：总线是一组能为多个不见分时共享的信息传送线。 系统总线可分为地址总线、数据总线、控制总线。 5.接口：为了将标准的系统总线与各具特色的I/O设备连接起来，需要在总线与I/O设备之间设置一些部件，它们具有缓冲，转换，连接等功能，这些部件称为I/O接口。 3.冯诺依曼机的要素 冯诺依曼体制的主要思想包括： 1.采用二进制代码形式表示信息（数据和指令）； 2.采用存储程序的工作方式（诺依曼思想核心概念）； 3.计算机硬件系统由五大部件（存储器、运算器、控制器，输入设备和输出设备）组成。 传统的诺依曼机采用串行处理的工作机制，即逐条执行指令序列。要想提高计算机的性能，其根本方向之一是采用并行处理机制。 4.存储程序的工作原理 存储程序包含三点：事先编制程序，先存储程序，自动、连续地执行程序。 1.根据求解问题事先编制程序 2.事先将程序存入计算机中 3.计算机自纵、连续地执行程序 5.要求考生了解信息的数字化表示所需的主要步骤及优点 1.在物理上容易实现信息的表示与存储 2.考干扰能力强，可靠性高 3.数值的表示范围大，表示精度高 4.可表示的信息类型极广 5.能用数字逻辑技术进行信息处理 6.要求考生了解计算机系统的主要性能指标 1.基本字长：指参加一次定点运算的操作数的位数。基本字长影响计算精度，硬件成本，甚至指令系统的功能。计算机组成原理复习要点(复习必过)
计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)[]
计算机组织与体系结构实验报告
计算机组成与结构
计算机组成原理知识点总结——详细版
计算机组成原理-知识点
计算机组成与系统结构常见选择题
计算机组成原理复习题及答案
计算机组成与体系结构复习大纲2016
计算机组成原理知识点
计算机组成原理第四版课后题答案五,六章
《_计算机组成与系统结构》考试试卷
计算机组成原理复习资料
计算机组成与系统结构课后答案全
计算机组成原理复习要点
四川大学计算机组成原理知识点
计算机组织与体系结构课后习题答案
计算机组成原理知识点总结
相关主题
文本预览