<<计算机组成原理>>课程论述
院系:信息管理系
专业:计算机科学与技术
摘要:本综述论文主要讲述计算机组成原理课程的主要内容和计算机硬件的组织与结构
的基本原理、计算机系统的实现方法，以及学习这门课程所了解的一些相关知识。随着计算机科学技术的发展及经济信息化和社会信息化进程的加快,我国对于计算机教育越来越重视,计算机知识与能力已经成为21世纪人才素质的基本要素之一。计算机组成原理是计算机科学与技术专业重要的专业基础课程。基本要求是使我们深入了解计算机的工作原理,掌握计算机组织与实现的技术和方法，学习计算机系统分析和系统设计中的入门性知识，掌握维护计算机的方法、熟练使用计算机的各种技能。
关键词:互联网金融计算机系统数据挖掘自动化技术
1.计算机组成原理课程综述
计算机组成原理是计算机应用和计算机软件专业以及其他相关专业必修的专业基础课，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，主要内容有：（1）对计算机的发展、应用和特性作的概述，并简单介绍了计算机系统的硬件、软件及计算机系统的层次结构；（2）系统总线，介绍了三种总线结构及接口的概念，总线控制的三种方式和通信的两种方式；（3）存储系统，主要介绍半导体存储器工作原理、寻址方式、与CPU的互连的方法，以及存储系统的多级结构；（4）输入输出系统，介绍了计算机系统中主机与外部设备之间的信息交换方式，重点介绍中断处理方式以及DMA方式；（5）运算方法和运算器，介绍数值数据和非数值数据的表示方法，定点数和浮点数的四则运算、逻辑运算及运算器的组成和工作原理；（6）指令系统，介绍指令系统的发展与性能要求、指令格式的分析以及指令和数据的寻址方式；（7）CPU的结构和功能，CPU控制机器完成一条指令的全过程，中断技术在提高整机系统效能方面的作用（8）组合逻辑控制器、微程序控制器的设计原理和设计方法、指令周期的概念及时序产生器的原理及其控制方式。
2.计算机系统
2.1计算机系统组成
计算机系统由硬件和软件两大部分组成，它们共同决定了计算机性能的好坏。计
算机系统的层次结构经过了多次的发展由最初的一级层次结构发展到了如今的多层次结构。
2.2计算机结构
典型的计算机组成由冯·诺依曼计算机演变而来，该计算机由五大部分组成：输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器，并以运算器为中心结构。现代计算机可认为有三大部分组成：CPU、I/O设备、主存储器，并以存储器为系统中心。
2.3计算机指标
计算机硬件的主要技术指标有机器字长（指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关）、存储容量（包括贮存容量和辅存容量）、运算速度。3.互联网金融时代
3.1 互联网金融
互联网金融是指借助于互联网技术、移动通信技术实现资金融通、支付和信息中介等业务的新兴金融模式，既不同于商业银行间接融资，也不同于资本市场直接融资的融资模式。互联网金融包括三种基本的企业组织形式：网络小贷公司、第三方支付公司以及金融中介公司。当前商业银行普遍推广的电子银行、网上银行、手机银行等也属于此类范畴。
互联网金融是传统金融行业与互联网精神相结合的新兴领域。互联网"开放、平等、协作、分享"的精神往传统金融业态渗透，对人类金融模式产生根本影响。
3.2 互联网金融特点
互联网金融是数据产生、数据挖掘、数据安全和搜索引擎技术，是互联网金融的有力支撑。社交网络、电子商务、第三方支付、搜索引擎等形成了庞大的数据量。云计算和行为分析理论使大数据挖掘成为可能。数据安全技术使隐私保护和交易支付顺利进行。而搜索引擎使个体更加容易获取信息。这些技术的发展极大减小了金融交易的成本和风险，扩大了金融服务的边界。其中技术实现所需的数据，几乎成为了互联网金融的代名词。
互联网金融与传统金融的区别不仅仅在于金融业务所采用的媒介不同，更重要的在于金融参与者深谙互联网“开放、平等、协作、分享”的精髓，通过互联网、移动互联网等工具，使得传统金融业务具备透明度更强、参与度更高、协作
性更好、中间成本更低、操作上更便捷等一系列特征。
可以通过互联网技术手段，最终可以让金融机构离开资金融通过程中的曾经的主导型地位，因为互联网的分享，公开、透明等等的理念让资金在各个主体之间的游走，会非常的直接，自由，而且低违约率，金融中介的作用会不断的弱化，从而使得金融机构日益沦落为从属的服务性中介的地位。不在是金融资源调配的核心主导定位。也就是说，互联网金融模式是一种努力尝试摆脱金融中介的行为。
3.3 互联网金融市场价值
金融服务实体经济的最基本功能是融通资金，资金供需双方的匹配（包括融资金额、期限和风险收益匹配）可通过两类中介进行：一类是商业银行，对应着间接融资模式；另一类是股票和债券市场，对应着资本市场直接融资模式。这两类融资模式对资源配置和经济增长有重要作用，但交易成本巨大，主要包括金融机构的利润、税收和薪酬。2011年全国银行和券商的利润约1.1万亿元，税收约5000亿元，员工薪酬1万亿元。
对人类金融模式产生根本影响，从广义上讲，具备互联网精神的金融业态统称为互联网金融。狭义的金融角度来看，互联网金融则应该定义在跟货币的信用化流通相关层面，也就是资金融通依托互联网来实现的方式方法都可以称之为互联网金融。中国涌现了P2P等广义上的互联网金融企业，也出现了清华大学五道口金融学院互联网金融实验室这样的研究机构，同时也可以看到很多狭义上的互联网金融企业悄然出现。
通过互联网技术手段，最终可以让金融机构离开资金融通过程中的曾经的主导型地位，因为互联网的分享，公开、透明等等的理念让资金在各个主体之间的游走，会非常的直接，自由，而且低违约率，金融中介的作用会不断的弱化，从而使得金融机构日益沦落为从属的服务性中介的地位。不再是金融资源调配的核心主导定位。也就是说，互联网金融模式是一种努力尝试摆脱金融中介（金融脱媒）的行为。
4.数据挖掘概述
4.1 数据挖掘（Data Mining，DM）又称数据库中的知识发现（Knowledge Discover in Database，KDD），是目前人工智能和数据库领域研究的热点问题，所谓数据挖掘是指从数据库的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并有潜在价
值的信息的非平凡过程。数据挖掘是一种决策支持过程，它主要基于人工智能、机器学习、模式识别、统计学、数据库、可视化技术等，高度自动化地分析企业的数据，做出归纳性的推理，从中挖掘出潜在的模式，帮助决策者调整市场策略，减少风险，做出正确的决策。
4.2 数据挖掘的功能
数据挖掘通过预测未来趋势及行为，做出前摄的、基于知识的决策。数据挖掘的目标是从数据库中发现隐含的、有意义的知识，主要有以下五类功能。
4.2.1 自动预测趋势和行为
数据挖掘自动在大型数据库中寻找预测性信息，以往需要进行大量手工分析的问题如今可以迅速直接由数据本身得出结论。一个典型的例子是市场预测问题，数据挖掘使用过去有关促销的数据来寻找未来投资中回报最大的用户，其它可预测的问题包括预报破产以及认定对指定事件最可能作出反应的群体。
4.2.2 关联分析
数据关联是数据库中存在的一类重要的可被发现的知识。若两个或多个变量的取值之间存在某种规律性，就称为关联。关联可分为简单关联、时序关联、因果关联。关联分析的目的是找出数据库中隐藏的关联网。有时并不知道数据库中数据的关联函数，即使知道也是不确定的，因此关联分析生成的规则带有可信度。
4.2.3 聚类
数据库中的记录可被化分为一系列有意义的子集，即聚类。聚类增强了人们对客观现实的认识，是概念描述和偏差分析的先决条件。聚类技术主要包括传统的模式识别方法和数学分类学。80年代初，Mchalski提出了概念聚类技术牞其要点是，在划分对象时不仅考虑对象之间的距离，还要求划分出的类具有某种内涵描述，从而避免了传统技术的某些片面性。
4.2.4 概念描述
概念描述就是对某类对象的内涵进行描述，并概括这类对象的有关特征。概念描述分为特征性描述和区别性描述，前者描述某类对象的共同特征，后者描述不同类对象之间的区别。生成一个类的特征性描述只涉及该类对象中所有对象的共性。生成区别性描述的方法很多，如决策树方法、遗传算法等。
4.2.5 偏差检测
数据库中的数据常有一些异常记录，从数据库中检测这些偏差很有意义。偏差包括很多潜在的知识，如分类中的反常实例、不满足规则的特例、观测结果与模型预测值的偏差、量值随时间的变化等。偏差检测的基本方法是，寻找观测结果与参照值之间有意义的差别。
5.自动化技术
5.1 自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响最大。
5.2 自动化在工业上带来的影响
5.2.1工业自动化多以自动设备取代高危险、单调性、高频率的人力行为，如取热铸件、每隔几分钟取料、组装线。透过自动化的设备导入，协助解决人资调涨、技术断层、品质稳定的状况。自动化为固定模式的概念，在导入前需要准备的工作如下：
5.2.2 标准化作业：自动化为一切由计算、规划、输入电脑设定，控制重复作业所构成的功能，将每一项生产步骤统一制度化才能接着由人去规划、计算。
5.2.2 风险性评估：对于生产过程中间可能会有的风险，如：金属加工所生铁屑、压铸、成型要夹取未去毛编的铝块‥考验的是规划商的技术与经验，风险评估将大大影响这套产品最后所生成效益，最好让规划自动化设备厂商与机械制造厂商间多评估，以避免生产状况影响自动化运作。
5.2.3 效能评估：一般来说，规划商会以人力与时间作为依据，预估可节省之效益，因自动化设备如机械手臂Robot一组高至百万，或门型机械手Gantry robot价格平近但仍不斐，若效益未达，则不建议导入。
5.3 自动化技术的未来趋势
自动化应用领域可分为：办公自动化，机械自动化，信息自动化，工业自动化，污水处理自动化等等，应用十分广泛。自动化自动化技术发展的总体趋势是：更广泛地与各地现代化技术相结合、特别是与计算机技术及控制论结合，从物理活动的自动化向着信息活动的自动化发展，比如利用计算机来自动设计，而不只是辅助设计。未来的自动化技术将应用在越来越多的领域。
6.总结
通过本次课程论文，让我再次加深了对计算机的组成原理的理解，对计算机技术应用广泛有了进一步认识。计算机的每一次发展，都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动，每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机的发展日新月异。自从踏入21世纪以来可谓发展神速，可以预见将来必将出现新的电脑体系、功能与知识，我们不能局限于现今所学的的知识，要跟上时代的步伐，时时刻刻关注计算机方面的发展，这样才能为以后的工作学习打下坚实的基础。
参考文献
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4.银监会龚明华互联网金融不能重用户体验轻风控,2013.
5.期刊.Web挖掘研究 - 计算机研究与发展 - 200138 ( 4 )
6.机械自动化技术应用与发展前景. 中国知网 2013-04-12.
第一章计算机系统概论第一章单元测验 1、计算机硬件能直接执行的是 A、高级语言 B、机器语言 C、汇编语言 D、任何语言 2、下列说法中，错误的是 A、软件与硬件具有逻辑功能的等价性 B、固件功能类似软件，形态类似硬件 C、计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 D、寄存器的数据位对微程序级用户透明 3、完整的计算机系统通常包括 A、运算器、控制器、存储器 B、主机、外部设备 C、主机和应用软件 D、硬件系统与软件系统 4、计算机的字长与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存取速度 5、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存储数据位 6、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是 A、存储器按地址访问 B、存储程序和程序控制 C、采用补码 D、采用总线
7、下列关于计算机系统层次结构的描述中，正确的是 A、不同层次面向不同用户，看到计算机的属性不同 B、低层代码执行效率比高层代码执行效率高 C、低层用户对硬件的透明性比高层用户要低 D、指令集架构层是软、硬件间的接口 8、下列关于硬件与软件关系的描述中，正确的是 A、硬件是软件运行的基础 B、硬件的发展推动了软件的发展 C、软件的发展也推动硬件的发展 D、软件能完成的功能及性能与硬件有关 9、下列关于计算机字长的描述中正确的是 A、字长一般与运算器的数据位相同 B、字长一般与通用寄存器的位数相同 C、字长一般与存储器数据位相同 D、字长一般与存储器的地址位相同 10、下列可用于评价计算机系统性能的指标是 A、MIPS B、CPI C、IPC D、字长 11、下列计算机系统性能评价的描述中正确的是 A、程序MIPS值越高，计算机的性能越高 B、程序的CPI值越低，计算机的性能越高 C、主频高的机器性能不一定高 D、同一程序在不同机器上运行时得到的MIPS值不一定相同 12、访问256KB的存储空间，需要的地址线数最少为( ）根？（只需要填阿拉伯数字） 13、程序必须存放在哪里才能被CPU访问并执行 14、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的CPI 为（保留到小数点后一位） 15、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的MIPS为（保留到小数点后一位） 参考答案如下：
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
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。 8．什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。
第2章数据的表示和运算 主要内容： （一）数据信息的表示 1.数据的表示 2.真值和机器数 （二）定点数的表示和运算 1.定点数的表示：无符号数的表示；有符号数的表示。 2.定点数的运算：定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法。 （三）浮点数的表示和运算 1.浮点数的表示：浮点数的表示范围；IEEE754标准 2.浮点数的加/减运算 （四）算术逻辑单元ALU 1.串行加法器和并行加法器 2.算术逻辑单元ALU的功能和机构 2.3 浮点数的表示和运算 2.3.1 浮点数的表示 （1）浮点数的表示范围 ?浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示： N=M·RE 其中，N为浮点数，M为尾数，E为阶码，R称为“阶的基数（底）”，而且R
为一常数，一般为2、8或16。在一台计算机中，所有数据的R都是相同的，于是不需要在每个数据中表示出来。 浮点数的机内表示 浮点数真值：N=M ×2E 浮点数的一般机器格式： 数符阶符阶码值 . 尾数值 1位1位n位m位 ?Ms是尾数的符号位，设置在最高位上。 ?E为阶码，有n+1位，一般为整数，其中有一位符号位EJ，设置在E的最高位上，用来表示正阶或负阶。 ?M为尾数，有m位，为一个定点小数。Ms=0，表示正号，Ms=1，表示负。 ?为了保证数据精度，尾数通常用规格化形式表示：当R＝2，且尾数值不为0时，其绝对值大于或等于0.5。对非规格化浮点数，通过将尾数左移或右移，并修改阶码值使之满足规格化要求。 浮点数的机内表示 阶码通常为定点整数，补码或移码表示。其位数决定数值范围。阶符表示数的大小。 尾数通常为定点小数，原码或补码表示。其位数决定数的精度。数符表示数的正负。
学习计算机组成原理的心得体会 学习了一个学期的《计算机组成原理》这门课程。在郄君老师给我们讲《计算机组成原理》这门课程的学期了，我们对于计算机都有了更深的认识和了解。计算机技术是世界上发展最快的科学技术之一，产品不断升级换代。当前计算机正朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，从而使计算机成为工作、学习和生活中必不可少的工具。对于计算机我们只是一个小小的探索者，还有更大的知识海洋等待着我们去挖掘，去学习。 这学期开始，在郄老师的讲课中我们由浅及深的学习了《计算机组成原理》这门课程。从第一章计算机的概论讲起讲了计算机的发展，分类及应用；计算机的工作过程与性能指标；计算机系统的基本组成；计算机系统的层次结构。然后又分别给我们讲述了计算机中数据的表示；运算方法和运算器；指令系统；中央处理器；储存器等等通过郄老师对于计算机各个方面深入细致的讲解我们对于计算机有了跟多的理解和认识。在对于今后对计算机接触中，给予了我们莫大的帮助，《计算机组成原理》这门课程对我们今后的工作学习也有着不可磨灭的作用。
计算机系统由硬件和软件两大部分组成. (1)硬件的组成(输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器) 输入设备:使计算机从外部获得信息的设备如鼠标,键盘,光笔,扫描仪,话筒,数码相机,摄像头, 手写板输出设备:把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器,打印机,绘图仪,音箱,投影仪存储器:如硬盘，光驱，U盘运算器:算术运算,逻辑运算控制器:如从存储器中取出指令,控制计算机各部分协调运行控制器和运算器整合在CPU中(2)软件的组成软件定义:程序和有关文档资料的合称软件分类:系统软件(使用和管理计算机的软件)和应用软件(专为某一应用编制的软件) 常见的系统软件有:操作系统,数据库管理系统和程序设计语言常见的应用软件有:辅助教学软件,辅助设计软件,文字处理软件, 信息管理软件和自动控制软件。《计算机组成原理》中也涉及到1，计算机的特点。发展概况。应用领域。分类。发展趋势。系统的组成。2，数据在计算机中的表示。以及转化。运算规则。和编码。3，运算方法和运算器。4，指令、格式，寻址方式，类型和功能。5，存储系统。6，中央处理器。（CPU），功能，组成，时序。指令周期，基本原理。7，系统总线。概念，分类，组成。借口和总线结构。8，输入输出系统。外设，查询方式。9，外围设备。输入和输出。以及外存、等等有关于计算机的多种方面的知识。
计算机组成原理简答题 第四章 1、存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？ 答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。 Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU 访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。 主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。 主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。 2. 说明存取周期和存取时间的区别。 解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即： 存取周期 = 存取时间 + 恢复时间 3. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。 解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程； 刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作； 常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。 集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。 分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。 异步式：是集中式和分散式的折衷。 4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？ 解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。 线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材； 重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。 5. 什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？ 解：程序运行的局部性原理指：在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问；在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比转移执行的可能性大 (大约 5:1 )。存储系统中Cache—主存层次采用了程序访问的局部性原理。 6. Cache做在CPU芯片内有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？ 答：Cache做在CPU芯片内主要有下面几个好处：
计算机组成原理第1章习题与答案 一、选择题 1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。 A.并行 B.冯·诺依曼 C.智能 D.串行 2．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。 A.多指令流单数据流 B.按地址访问并顺序执行指令 C.堆栈操作 D.存贮器按内容选择地址 3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。 A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B.汇编语言对机器的依赖性高 C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小 D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢 4.（2009年考研题）冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）。 A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。 A.MIPS B.CPI C.IPC D.MFLOPS 6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。 A.55 B.60 C.65 D.70 7．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。 该机的MIPS数是（）。 A.100 B.200 C.400 D.600
8．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。 A.8.4秒 B.11.7秒 C.14秒 D.16.8秒 9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。 Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序 A.仅Ⅰ B.仅ⅠⅡ C.仅ⅠⅢ D.ⅠⅡⅢ 二、名词解释 1．吞吐量2．响应时间3．利用率 4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量 7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间 10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS 三、简答题 1．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？ 2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？ 3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？
1．简述主存与CACHE之间的映象方式。 【答案】主存与CACHE之间的映象方式有直接映象、全相联印象、组相联印象三种。直接映象是指主存储器中的每个块只能够映象到CACHE中唯一一个指定块的地址映象方式。全相联映象是指每个主存块都能够映象到任一CACHE块的地址映象方式。组相联印象是直接映象和全相联映象两种方式的结合，它将存储空间分成若干组，在组间采用直接映象方式，而在组内采用全相联印象方式。 2．简述存储器间接寻址方式的含义，说明其寻址过程。 【答案】含义：操作数的地址在主存储器中，其存储器地址在指令中给出。 寻址过程：从指令中取出存储器地址，根据这个地址从存储器中读出操作数的地址，再根据这个操作数的地址访问主存，读出操作数。 3．微程序控制器主要由哪几部分构成?它是如何产生控制信号的? 【答案】微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器μIR、微地址寄存器μAR、地址转移逻辑等构成。 操作控制信号的产生：事先把操作控制信号以代码形式构成微指令，然后存放到控制存储器中，取出微指令时，其代码直接或译码产生操作控制信号。 4．简述提高总线速度的措施。 【答案】从物理层次：1增加总线宽度；2增加传输的数据长度；3缩短总线长度；4降低信号电平；5采用差分信号；6采用多条总线。从逻辑层次：1简化总线传输协议；2采用总线复用技术；3采用消息传输协议。 5．简述中断方式的接口控制器功能。 【答案】中断方式的接口控制器功能：①能向CPU发出中断请求信号；②能发出识别代码提供引导CPU在响应中断请求后转入相应服务程序的地址；③CPU要能够对中断请求进行允许或禁止的控制；④能使中断请求参加优先级排队。 6．CPU与DMA访问内存冲突的裁决的方法有哪些？ 【答案】①CPU等待DMA的操作；②DMA乘存储器空闲时访问存储器；③CPU与DMA交替访问存储器。 08真题1.高速缓存Cache用来存放什么内容?设置它的主要目的是什么? (3分) 参考答案：Cache中存放当前活跃的程序和数据，作为主存活跃区的副本。(2分) 设置它的主要目的是解决CPU 与主存之间的速度匹配。（2分） 2.什么是堆栈?说明堆栈指针SP的作用。(3分) 参考答案：堆栈是一种按先进后出（或说成是后进先出）顺序进行存取的数据结构或存储区域。常在主存中划一小块连续单元区作为堆栈。(3分) 堆栈指针SP是用来保存最后进入堆栈的位置（栈顶）的寄存器。(1分) 3.简述微程序控制方式的基本思想。它有什么优点和缺点? (3分) 参考答案：（P132-134）微程序控制的基本思想可归纳为： （1）将微操作命令以微码形式编成微指令，并事先固化在控制存储器（ROM）中。(1分) （2）将一条机器指令的操作分解为若干微操作序列，用一段微程序对应地解释执行，微程序中每条微指令所包含的微命令控制实现一步操作。(1分) 优点：结构规整，有利于设计自动化；易于修改与扩展，灵活性、通用性强；适于作系列机的控制器，性能价格比较高；可靠性较高，易于诊断与维护。(1分) 缺点：速度相对较慢。（1分） 4.什么是中断?请说明它的特点和适用场合。(3分) 参考答案：中断是指在计算机的运行过程中，CPU接到更紧迫的服务请求而暂停执行现行程序，转去执行中断服务程序，以处理某些随机事态；并在处理完毕后自动恢复原程序的执行。(2分) 主要特点是具有随机性，通过执行程序来处理随机事件。(1分) 它适用于中低速I/O操作的管理，以及处理随机发生的复杂事件。(1分) 5.什么是串行总线?什么是并行总线?试比较它们的应用场合。(3分) 参考答案：串行总线采用一条数据线；并行总线采用多条线路并行地传输数据信号。(2分) 串行总线一般用于较长距离的较低速率的数据传输；并行总线一般用于较短距离的高速数据传输。(2分) 07真题1.半导体随机访问存储器芯片主要有哪两种类型？(5分) 参考答案：主要有静态存储器（SRAM）芯片和动态存储器（DRAM）芯片。 2.简述CISC和RISC的含义。(5分) 参考答案：CISC：复杂指令系统计算机，其指令条数较多，指令功能和结构复杂，进而机器结构复杂。（2分）RISC：精简指令系统计算机，其指令条数较少，指令结构和功能简单，进而机器结构简单，提高了机器的性能价格比。
.简述计算机系统 计算机系统是由硬件、软件组成的多级层次结构。 计算机硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。传统上将运算器和控制器称为ＣＰＵ，而将ＣＰＵ和存储器称为主机。 计算机软件是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。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和用途，它包括：()各种服务程序，()语言类程序，()操作系统，()数据库管理系统。应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。 .冯·诺依曼型计算机设计思想、主要特点。 计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五部分组成。 数据以二进制码表示。 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中并按地址顺序执行。 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。 已知和，用变形补码计算，同时指出运算结 果是否溢出。 () () 解：() [ｘ]补＝,[ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示无溢出 []补, () [ｘ]补＝,[ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示有正溢出。 .已知和，用变形补码计算，同时指出运算结果是否溢出。 (）(） （）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示有正溢出。 （）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补
两个符号位出现“”,表示无溢出 []补, . 简要说明存储器层次结构、采用层次结构的目的，说明每一层次的存储器所用的存储介质的特性。 计算机存储系统中，一般分为高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器三个层次。 采用层次模型的目标是为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，即在合理的成本范围内，通过对各级存储器的容量配置，达到可接受的性能。 高速缓冲存储器：即，它一般用的是，其特点是速度快、价格高。 主存储器：一般是，其速度相对快，价格居中。 辅助存储器：一般是硬盘，可以断电后保存数据，容量大，但速度慢。 . 比较和的主要特性，用其组成系统时，从设计和使用角度看两 者有何区别。 ()和的主要性能 区别 特性静态存储器动态存储器 存储信息触发器电容 破坏性读出非是 需要刷新不要需要 送行列地址同时送分两次送 运行速度快慢 集成度低高 发热量大小 存储成本高低 ()器件的特点是速度快、不用刷新，但集成度不高，价格贵。它一般用于做高速缓存。 器件的特点是相对廉价和大容量，但须定时刷新。它一般用于做主存储器。 . 一个具有位地址和位字长的存储器，问： .该存储器能够存储多少字节的信息? .如果存储器由位的芯片组成，需要多少片? .需要多少位作芯片选择? .存储单元数为＝, 故能存储个字节的信息。 所需芯片数为( )()＝片 (地址线位），(地址线位） 片位组成位，地址总线的低位可以直接连到芯片的管脚 组位组成位，地址总线的高两位(，)需要通过：线译码器进行芯片选择 . 设有一个具有位地址和位字长的存储器，问： （）该存储器能够存储多少个字节的信息? （）如果存储器由位的芯片组成，需要
学习《计算机组成原理》的心得体会 进入了大二的最后一个学期，本学期都是专业课程，对专业知识的要求也有了提高。本学期学习了《计算机组成原理》让我对计算机系统的组成和工作原理有了较深的理解与感受，也让我对计算机有了一个崭新体会与理解。 《计算机组成原理》是计算机专业一门核心专业基础课，在专业课程内有着非常重要的作用，对于要学习计算机专业的学生来说是一门非常重要的课程，这门课程要求我们通过基础知识的学习，简化问题，理解模型机的工作过程，从而建立计算机系统、计算机整机运行原理的概念，而且计算机的组成及运行原理的基本思想已经渗透到由计算机衍生出来的许多领域，而且我们要想真正理解软件，就必须理解硬件，软件和硬件共存于计算机系统中。 首先计算机组成原理的第一章是计算机概论。计算机是由硬件和软件组成的，计算机的硬件包括运算器，存储器，控制器，适配器，输入输出设备等。软件也是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的重要根源所在。计算机系统是一个由硬件和软件组成的多层次结构。 而第二章是计算机中的数据表示。我们在这章中要理解计算机中的各种进位计数制，并且必须掌握二进制与十进制之间的转换方法，这是一项学好这门课必须掌握的，接下来要理解数的原码、补码、和反码的概念，还要理解定点数、浮点数的概念和表示方法，掌握数据
校验码的原理。 第三章是运算方法和运算器。尽管有些计算比较麻烦，但是我知道这些是学习这门课的基础。以及相关的指令系统和处理器等的工作原理。使我在概论和数据表示的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。 第四章是指令系统。这章我们需要了解指令系统的基本概念、要求，并要理解指令的含义，要求我们掌握指令的编码格式、字长和扩展方法，还有几种常用的寻址方式和理解指令的一些基本的执行方式。 第五章是重要的中央处理器。本章我们需要了解CPU的各个组成部分及其功能，要理解指令周期的概念、时序的产生及其功能、CPU 的控制方式和微程序及其相关的概念，了解流水线CPU多核等一些典型的CPU技术。 第六章是存储器。这一章我们需要重点掌握存储器的分类、性能指标和层次结构，掌握随机存储器和只读存储器的工作特征。理解cache的基本原理和工作方式，了解虚拟存储器的工作原理。 第七章是系统总线。计算机总线的功能与组成，总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念和基本功能都需要有深入的了解。 第八章是输入/输出系统。输入/输出系统的功能与组成，教学机的总线与输入/输出系统实例。理解I/O设备的信息交换方式和掌握中断响应过程，还有就是了解DMA方式的基本概念的传送方式和了解
1 说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 3 请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 4 请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。 程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。 5 指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 6 什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？ 指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。 时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。 7 简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。 (1)外设发出DMA请求； （2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制； （3）由DMA控制器执行数据传送操作； （4）向CPU报告DMA操作结束。 主要优点是数据数据速度快 8 在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？ 哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 9 说明计数器定时查询工作原理。 计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。 10 什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？ 为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大 11 外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？ 外围设备的I/O控制方式分类及特点： （1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单 （2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。 （3）直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。 （4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。 （5）外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。
计算机组成原理考试重点以及题库总结
计算机组成原理考试重点以及题库总结 第一章 重点一：计算机系统由硬件和软件两部分组成，软件又分为系统软件和应用软件。 重点二：冯诺依曼机的组成与特点 1.冯诺依曼机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五 部分组成。 2.数据和指令存储在存储器，按地址访存。 3.指令和数据用二进制表示。 4.指令由操作码和地址码组成。 5.存储程序 6.以运算器为中心 重点三：区分存储字、存储字长、机器字长、CPI、MIPS、FLOPS 存储字：存储单元中二进制代码的组合。 存储字长：存储单元中二进制代码的位数。 机器字长：CPU 一次能处理数据的位数，与CPU中的寄存器位数有关
CPI：执行一条指令所需时钟周期数 MIPS：每秒执行百万条指令 FLOPS：每秒浮点运算次数 题库中对应的习题： 1、存储字是指（） A、存放在一个存储单元中的二进制代码组合 B、存放在一个存储单元中的二进制代码位数 C、存储单元的个数 D、机器指令的位数 2、存储字长是指（） A、存放在一个存储单元中的二进制代码组合 B、存放在一个存储单元中的二进制代码位数 C、存储单元的个数 D、机器指令的位数 3、电子计算机的发展已经经历了四代，四代计算机的主要元器件分别是（） A、电子管、晶体管、中小规模集成电路、激光器件 B、晶体管、中小规模集成电路、激光器件、光介质 C、电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路 D、电子管、数码管、中小规律集成电路、激光器件 4、完整的计算机系统应包括（） A 运算器、存储器、控制器 B 外部设备和主机 C 主机和应用程序 D 配套的硬件设备和软件系统
《计算机组成原理》简答题 第1章计算机系统概述 1．什么是计算机系统的层次结构？ 通常，把一个计算机硬、软件系统的完整内容划分为6个层次。分层能够更精准地理解、说明每一个层次的功能和运行机制，表明各层次之间相互依存、彼此支持的关系。下一层是实现上一层的基础，上一层是对下一层的功能扩展。 ①数字电路与逻辑设计是实现计算机硬件的基础，处于最底层； ②由5个部件组成的计算机硬件系统构成微体系结构层，接在数字 逻辑层上面； ③硬件系统实现了全部指令系统的运行功能，提供了设计软件的能 力，处在硬件系统的顶层和软件系统的底层； ④最底层的软件是操作系统，提供了管理和运行计算机系统的能力； ⑤在此基础上设计的汇编语言，提供了设计程序的功能较弱的基本 工具； ⑥再往上实现了功能更强的高级语言，设计各种程序更容易，使用 计算机更方便。 2．什么是计算机系统中的硬件系统和软件系统？ 计算机硬件系统是一种高度复杂的、由多种电子线路、精密机械装置等构成的、能自动并且高速地完成数据处理、计算的装置或者工具。硬件系统由运算器部件、控制器部件、存储器部件、输入设备和输出设备5个大的功能部件组成。其中运算器和控制器共同构成了大家熟知的CPU，各部件间通过总线连接。显然，这些部件中运算器用于完成对数据暂存、运算处理功能；控制器向各个部件、设备提供协调运行所需要的控制信号；存储器用于完成对数据存储功能；输入设备和输出设备分别用于完成对原始数据输入功能和对运算结果输出功能。
计算机软件系统是由完成计算机资源管理、方便用户使用的系统软件（厂家提供），和完成用户对数据的预期处理功能（用户设计，自己使用）的程序这样两大部分构成的。基本系统软件主要由3个部分组成： （1）分担计算机系统中的资源管理与分配，也向使用者和程序设计人员提供简单、方便、高效服务的操作系统； （2）支持用户按照计算机最基本功能（指令）设计程序的汇编语言； （3）支持用户按照解题算法设计程序的高级语言。 在一个完整的计算机系统中，软件系统是建立在硬件系统层次之上的部分，它的存在以已有硬件系统为前提，并且必须在已有硬件上才能运行。 硬件系统也必须在软件系统的调度指挥下才能发挥出应有的运行效率，体现出它的使用价值。 指令系统是设置在硬件系统和软件系统之间的结合点和纽带，硬件系统实现每一条指令的功能，全部软件系统都是由指令序列组成的程序。 第2章数据表示和运算方法 1．数制转换（二进制需要小数点后保留8位）： （1）将十进制数（0.71）10分别转换成二进制数、十六进制数和BCD码； （2）将十六进制数（1AB）16转换为二进制数和十进制数。 答：（0.71）10＝（0.01110001）BCD＝（0.10110101）2＝（0.B5）16 （1AB）16＝（000110101011）2＝（427）10 2．在16位定点原码整数中，什么是能表示的最大正数，最小正数，最大负数和最小负数的机器数形式？对应的十进制数的数值范围是什么？ 答：最大正数：0111 1111 1111 1111 最小正数：0000 0000 0000 0001 最大负数：1000 0000 0000 0001 最小负数：1111 1111 1111 1111 数值表示范围：-（215-1）~ +（215-1）
《计算机组成原理》总结 --内部复习文件 第一章计算机系统概论 1.1计算机的分类 电子计算机分两大类：电子模拟计算机、电子数字计算机 2.4计算机的性能指标：（基本运算p5） ⑴处理机字长：处理机运算器一次能够完成二进制运算的位数，如32位、64位 ⑵存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用 KB,MB,GB,TB来表示 ⑶计算机五个组成部分：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备（其中cpu由运算器和控制器组成） ⑷冯.诺依曼型计算机的设计思想：存储程序并按地址顺序执行 ⑸计算机软件一般分为两大类：①系统程序②应用程序 ⑹硬件可以由软件来实现，软件也可以由硬件来实现，故软件与硬件的逻辑等价性。 第二章运算方法和运算器 1.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。 2.阶码位数多，表示数的范围大；尾数位数多，说明该数的精确度越高。 3.数的机器码表示：原码、反码、补码、移码表示法
4.浮点加、减法运算步骤：（0操作数检查）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数求和运算）、（结果规格化处理）、（舍入处理） 第三章多层次的存储器 3.1.1存储器的分类： 1.按存取方式分：随机存储器和顺序存储器 2.按存储内容可变分：只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM） 3.6 cache基本原理： ①cache解决的问题：为了解决cpu与主存之间速度不匹配问题； ②cache基于的原理：程序运行过程中具有（空间局部性）和（时间局部性）原理。 ③cache实现是由（硬件）方式实现 ④cache地址没有增加，容量也没有增加。 ⑤cache命中率：（重点p91大题计算） 3.6.2 主存与cache的地址映射 ①全相联映射方式：主存中的任意一块可以放在cache中的任意一行上优点：非常灵活缺点：比较电路难以设计和实现适用：适合于小容量cache采用 ②直接映射方式：主存块只能拷贝到cache的一个特定位置上优点：硬件简单，成本低缺点：每个主存块只有一个固定的行位置可存放。适用：适合需要大容量cache的场合。 ③组相联映射方式：综合前面两者的优缺点。 3.6.3 替换策略
《计算机组成原理》学科复习总结 ★第一章计算机系统概论 ?本章内容：本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的一些主要指标等 ?需要掌握的内容：计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标 ?本章主要考点：概念 1、当前的CPU由那几部分组成组成？ 控制器、运算器、寄存器、cache (高速缓冲存储器) 2、一个完整的计算机系统应包括那些部分？ 配套的硬件设备和软件系统 3、什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪几部分组成？它们之间有何联系？ 计算机硬件是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分。软件是计算机程序及其相关文档的总称，主要包括系统软件、应用软件和一些工具软件。软件是对硬件功能的完善与扩充，一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。 4、冯·诺依曼计算机的特点 ●计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成 ●指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访 ●指令和数据用二进制表示 ●指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储 器中的位置 ●指令在存储器内按顺序存放 ●机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成 5、计算机硬件的主要技术指标 ●机器字长：CPU 一次能处理数据的位数，通常与CPU 中的寄存器位数有关 ●存储容量：存储容量= 存储单元个数×存储字长；MAR（存储器地址寄存器）的位数 反映存储单元的个数，MDR（存储器数据寄存器）反映存储字长 主频 吉普森法 ●运算速度MIPS 每秒执行百万条指令 CPI 执行一条指令所需的时钟周期数 FLOPS 每秒浮点运算次数 ◎第二章计算机的发展及应用 ?本章内容：本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应用。 ?需要掌握的内容：计算机的发展的不同阶段区分的方法、微型计算机发展中的区分、摩尔定律 ?本章主要考点：概念 1、解释摩尔定律
计算机组成原理(简单题) 第一章概论 1、计算机的应用领域：科学计算、数据处理、实时控制、辅助设计、通信和娱乐。 2、计算机的基本功能：存储和处理外部信息，并将处理结果向外界输出。 3、数字计算机的硬件由：运算器、控制器、存储器、输入单元和输出单元。 4、软件可以分成系统软件和应用软件。其中系统软件包括：操作系统、诊断程序、编译程序、解释程序、汇编程序和网络通信程序。 5、计算机系统按层次进行划分，可以分成，硬件系统、系统软件和应用软件三部分。 6、计算机程序设计语言可以分成：高级语言、汇编语言和机器语言。 第二章数据编码和数据运算 1、什么是定点数？它有哪些类型？ 答：定点数是指小数点位置固定的数据。定点数的类型有定点整数和定点小数。 2、什么是规格化的浮点数？为什么要对浮点数进行规格化？ 答：规格化的浮点数是指规定尾数部分用纯小数来表示，而且尾数的绝对值应大于或等于1/R并小于等于1。 在科学计数法中，一个浮点数在计算机中的编码不唯一，这样就给编码带来了很大的麻烦，所有在计算机中要对浮点数进行规格化。 3、什么是逻辑运算？它有哪些类型？ 答：逻辑运算时指把数据作为一组位串进行按位的运算方式。基本的逻辑运算有逻辑或运算、逻辑与运算和逻辑非运算。 4、计算机中是如何利用加法器电路进行减法运算的？ 答：在计算机中可以通过将控制信号M设置为1，利用加法器电路来进行减法运算。 第三章存储系统 1、计算机的存储器可以分为哪些类型？ 答：计算机的存储器分成随机存储器和只读存储器。 2、宽字存储器有什么特点？ 答：宽字存储器是将存储器的位数扩展到多个字的宽度，访问存储器时可以同时对对个字进行访问，从而提高数据访问的吞吐量。 3、多体交叉存储器有什么特点？ 答：多体交叉存储器是由对个相互独立的存储体构成。每个存储器是一个独立操作的单位，有自己的操作控制电路和存放地址的寄存器，可以分别进行数据读写操作，各个存储体的读写过程重叠进行。 4、什么是相联存储器？它有什么特点？ 答：相联存储器是一种按内容访问的存储器。在相联存储器中，每个存储的信息单元都是固定长度的字。相联存储器的特点是整个存储器阵列同时进行数据的匹配操作。 5、简述CPU通过高速缓存Cache对主存的数据存取过程。 答：CPU第一次访问主存时，由于Cache中没有数据或者程序代码，所有，CPU直接去访问存储器，从主存中读取所需要的数据或者程序代码，并同时写入Cache中，形成主存数据的一个拷贝。在以后的访问中，CPU首先访问Cache，如果数据在Cache中，称为Cache 命中，读取数据。如果数据不在Cache中，称为Cache失效，这时，CPU读主存中的数据，并将数据写入Cache中。 6、什么是Cache的地址映象？有哪些地址映象？ 答：Cache的地址映象是指根据主存的地址来构成Cache的地址。地址映象的方式有直接映