计算机组成与体系结构复习提纲
第一章计算机系统概述
1、冯诺依曼计算机结构的主要特点
五大模块及其功能
指令和数据用二进制表示
指令和数据存放在存储器中，按地址访问指令由操作码和操作数组成，操作码指定操作性质，操作数指定操作数地址
采用“存储程序”的方式进行工作
2、计算机系统组成
软件和硬件
3、计算机系统的层次结构
图1.1,共6层，各层的作用
4、计算机性能指标
字长：计算机内部用二进制位来表示一个数据或一条指令，使用的位数就是字长，现代计算机都是8的整数倍
速度：主频，时钟频率
MIPS
存储容量：内存和外存
存取速度
外设速度
5、计算机工作过程
用某种语言编制源程序
用语言处理程序将源程序翻译成机器语言目标程序（编译程序和汇编程序）
将所含的指令装入内存，然后从第一条指令开始执行
指令执行过程：取指令、指令译码、取操作数、运算、送结果、PC指向下一条指令重复上述过程直到指令全部执行
6、名词解释
MIPS、MFLOPS、CPI
第二章数字电路基础和常用器件
1、基本数字器件
二极管：特点：单向导电性，只读存储器
三极管：反相器(图2.4)、存储阵列（图2.9）
MOS管：反相器、动态存储器
2、数字逻辑基础
3种基本逻辑关系：与、或、非
3、逻辑函数及其描述方法
真值表
逻辑表达式
逻辑图
4、布尔代数的运算规则
5、逻辑函数的定理、特性、规则和应用特性
规则：3个重要规则：带入规则
反演规则
对偶规则
化简
6、组合逻辑电路、时序逻辑电路
三态门
一位加法器的真值表、逻辑表达式、逻辑图
3-8译码器的真值表、逻辑表达式、逻辑图
第3章
1. 编码和译码的概念
2. 目前常见的数制有几种？不同数制的相
互转化方法
3. 机器码与真值的关系，机器码有几种？与
真值之间有什么关系？相互之间如何转化？
4. n位行波进位加法器的构成与工作原
理，其运算过程与减法器的工作原理有何关系？
5. 掌握对定点数的不同二进制数的加、减运
算方法，溢出判断
6. 使用单符号位与双符号位进行溢出判断
的方法有何不同？
第4章
1. 如何对浮点数进行加、减运算？其过程可
分为哪些步骤？
2. 是否溢出是否由尾数的运算结果判断？
第5章
1. 指令、指令系统的概念及其指令类型
2. 指令周期、间隔与指令的构成
3. 基本寻址方式有哪些？各有什么特点
4. 汇编程序设计
第6章
1. 控制器的类型有哪些
2. 硬连线与微程序控制器的功能组成、运行
控制有何不同？
第7章
1. 存储器按介质、存取方式、功能效用来划
分，可分别分成哪些类型？
2. 现代计算机系统通常把存储器分成哪三
级结构的存储系统？不同层次各有什么特点？
3. 不同层次的存储器运行原理都是建立在
程序的局部性原理之上，主要体现在哪些方面？不同存储器上的信息应满足什么原则？
4. 存储器的容量通常是由若干个存储芯片
组合而成，其扩展的方法有哪些？如何扩展？画出其系统结构图
第8章
1. 高速缓冲存储器与主存、CPU之间的关
系？
2. 虚拟存储器的概念，与主存、辅存之间的
关系
第9章
1. 外存设备的介质、信息读写原理
2. 外存设备的类型
第10章
1.输入输出设备类型、工作原理
2.不同类型打印机之间的打印原理是否一样？
第11章
1.总线概念，类型，特点
2.总线结构：单总线、双总线、三总线区别
3.总线宽度，总线时钟概念，同步异步区别
4.总线仲裁的类型：集中式与分散式
5.集中式仲裁的方法有几种？各有什么有缺点
6.总线的发展过程及其特点：ISA, EISA, PCI, PCI Express，USB
7.串行并行接口概念、中断概念
8.计算机主机与I/O设备之间的信息传送，
通常分为哪几种控制方式？各有什么有缺点？
第12章
1.流水线的概念
2.流水线的几个指标的意义
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：
《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》复习提纲 第一章：绪论 1、存储程序概念（基本含义）。P3 ⑴计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成； ⑵计算机内部采用二进制来表示指令和数据； ⑶将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作 2、冯·诺依曼计算机结构的核心思想是什么？存储程序控制 3、主机的概念（组成部件是哪些？） 中央处理器（运算器和控制器）和主存储器 4、计算机的五大基本部件有哪些？ 输入设备，输出设备，存储器，运算器，控制器 5、冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器的设计思想各是什么？P9 程序存储、程序控制 冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。CPU首先到指令存储器中读取指令内容，译码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行） Cache和主存储器分别是采用的哪种设计思想？ Cache采用哈佛结构，主存储器采用冯.诺依曼结构 6、计算机系统是有软件系统和硬件系统组成的。 7、现代个人PC机在总线结构上基本上都采用的是单总线结构，根据所传送的信息类型 不同又可分为哪三类总线？地址总线，数据总线，控制总线 第二章：数据的机器层表示 1、定点小数表示范围（原码、补码） 原码定点小数表示范围为：-(1-2-n)～(1-2-n) 补码定点小数表示范围为：-1～(1-2-n) 2、定点整数表示范围（原码、补码） 原码定点整数的表示范围为：-(2n-1)～(2n-1) 补码定点整数的表示范围为：-2n ～(2n-1) 3、浮点数表示范围PPT37 4、规格化的浮点数 5、阶码的移码表示 6、IEEE 754浮点数标准 本章复习范围为ftp上第二章的作业题的1、2、3、4题。 第三章：指令系统 1、指令的基本格式（OP字段和地址字段组成）。 2、指令的地址码结构（ 3、2、1、0地址指令的区别） 3、非规整型指令的操作码（扩展操作码）
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）。
题型： 1. 填空题（10*1 分） 2. 选择题（10*2 分） 3. 计算题（2*6 分） 4. 简答题（从以下4道题目中任选3题做，多做题则以题号小的为准）（3 X 6分） 5. 综合题（从以下7道题目中任选5题做，多做题则以题号小的为准）（5 X 8 分） 简答题： 1. 请写出浮点数加减法运算的四个步骤第一步，0 操作数检查；第二步，比较阶码大小并完成对阶 （小阶向大阶看齐）；第三步，尾数进行加或减运算；第四步，结果规格化并进行舍入处理。 2. 请写出浮点数乘除法运算的四个步骤 第一步，0操作数检查，如果被除数为x为0，则商为0,如果除数y为0，则商为无穷大；第二步，阶码加/ 减操作；第三步，尾数乘/ 初操作；第四步，结果规格化；第五步，舍入处理； 第六步，确定积的符号。 3. 程序、机器指令、微程序、微指令之间的关系计算机的程序是由一系列的机器指令组成的。微指 令是微程序级的命令，它属于硬件；宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件； 而机器指令则介于微指令与宏指令之间，通常简称为指令，每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。 4. 试分析指令格式的特点和寻址方式。三地址指令, 单地址指令,零地址指令,可变地址数指令方 式有顺序和跳跃 5. （精简指令系统计算机）RISC指令系统的三个最大特点 1. 使用频率最高的一些简单指令，指令条数少； 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； 6. CPU 周期、指令周期、微指令周期定义以及之间关系。指令周期：CPU 每取出一条指令并执行 这条指令，都要完成一系列的操作，这一系列操作所需的时间通常叫做一个指令周期。 CPU 周期：指令周期常常用若干个CPU 周期数来表示，CPU 周期称为机器周期，又称时钟周期。 微指令周期：在串行方式的微程序控制器中，微指令周期等于读出微指令的时间加上执行该条微指令的时间。为了保证整个机器的控制信号的同步，可以将一个微指令周期设计的恰好和CPU 周期时间相等。（来自百度百科） 7. 总线的数据传送过程中, 同步定时、异步定时的特点同步定时协议:事件出现在总线上的时刻由总
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)
计算机组成原理总复习资料 第一章 1、主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。 2、CPU：中央处理器，使计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 3、ALU：算术逻辑运算单元，执行各种算术运算和逻辑运算。 4、指令：构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。 5、位：计算机中的一个二进制数据代码（0或1），计算机中数据的最小表示单位。 6、字长：一个数据字中包含的位数，一般为8位，16位，32位或64位等。 7、操作系统：主要的系统软件，控制其它程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。 8、汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。 9、汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言。 10、编译程序：将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。 11、解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并执行源程序的语句。 12、接口：部件之间的连接电路，如输入输出接口是主机与外围设备之间传输数据与控制信息的电路。 13、伪指令：汇编语言程序通常还提供有关该程序装入内存中的位置的信息、表示程序段和数据段开始或结束的信息以及表示程序的开始和结束的信息等，还可以有条件汇编、文件包含、常熟定义等信息。表示这些信息的汇编指令称为伪指令。 14、虚拟地址：在虚拟存储器中，CPU根据指令生成的地址，又称为逻辑地址。 15、机器语言：是一种用二进制代码标识的能够被计算机硬件直接识别和执行的语言。 16. 运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU 和寄存器构成。 17.外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。 18.数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 19.指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。 20. 透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 21.字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。 22.字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。1 字节等于8 位二进制信息。 23. 地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。 24. 存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。 25. 总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线．地址总线和控制总线。 26.硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 27. 软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。 28. 兼容：计算机部件的通用性。 29. 软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。 30.程序：完成某种功能的指令序列。 31.寄存器：是运算器中若干个临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。 32.容量：是衡量容纳信息能力的指标。 33.主存：一般采用半导体存储器件实现，速度较高．成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。
《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
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
《计算机组成原理与汇编语言》复习提纲 考试题型：选择题：2分×10=20分 填空题：2分/×空10=20分 简答题：6小题共20分 计算题：10分×2=20分 设计题：10分×2=20分 第一章：绪论 知识点： 1、存储程序概念（基本含义）。 ①计算机应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备组成 ②计算机内部采用二进制来表示指令和数据 ③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作 2、冯·诺依曼计算机结构的核心思想是什么？ 3、主机的概念（组成部件是哪些？） 主存储器，运算器，控制器 4、计算机的五大基本部件有哪些？ 运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备 5、冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器的设计思想各是什么？Cache和主存储器分别是采用的哪种设计思想？ 冯·诺依曼结构设计思想：指令和数据是不加区别的混合存储在同一个存储器中的，共享数据总线。 哈佛结构的存储器的设计思想：指令和数据是完全分开的，存储器分为两部分：一是程序存储器，用来存放指令；另一个是数据存储器，用来存放数据。 Cache采用哈佛结构的存储器，主存储器采用冯·诺依曼结构 6、计算机系统是有软件系统和硬件系统组成的； 而计算机的硬件系统是有主机和外部设备组成的，外部设备包括输入设备和输出设备（即I/O设备）。 5、现代个人PC机在总线结构上基本上都采用的是单总线结构，根据所传送的信息类型不同又可分为哪三类总线？ 数据总线，地址总线，控制总线 第二章：数据的机器层表示 知识点： 1、定点小数表示范围（原码、补码） 原码定点小数表示范围为：-(1-2-n)～(1-2-n) 补码定点小数表示范围为：-1～(1-2-n) 2、定点整数表示范围（原码、补码） 原码定点整数的表示范围为：-(2n-1)～(2n-1) 补码定点整数的表示范围为：-2n～(2n-1) 3、浮点数表示范围 4、规格化的浮点数，要求尾数部分（补码纯小数表示）满足规格化要求，即除了-0.5之外，
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？
计算机组成原理 复习资料 一．填空题 1．计算机系统的层次结构中，位于硬件系统之外的所有层次统称为___虚拟机___。 2．现在主要采用____总线_结构作为计算机硬件之间的连接方式。 3．以80386微处理器为CPU的微机是_32_的微计算机，486微机是_32_位的微计算机。 4．___JPEG__标准用于静态图像压缩，___MPEG__标准用于运动视频图像的压缩。 5．若[X]补=1000，则X= ____-8______。 6．设机器字长为8位，-1的补码用定点整数表示时为_____11111111_____，用定点小数表示时为___1.0000000___。 7．8位二进制补码所能表示的十进制整数范围是_____-27_____至____+27-1_____，前者的二进制补码表示为___10000000__，后者的二进制补码表示为___01111111_______。 8．汉字的___输入码_、_机内码__、_字模码_是计算机用于汉字输入、内部处理、输出的三种形式。 9．根据国标规定，每个汉字内码用__2个字节________表示。 10．汉字输入时，将汉字转换成计算机能接受的汉字____输入______码，它进入计算机后必须转换成汉字_____内_____码才能进行信息处理。 11．常见的汉字输入编码方案可以归纳为：__数字编码_、_拼音码_和_汉字字形码__等。 12．当浮点数的尾数为补码时，其为规格化数应满足的条件为_______数值位和符号位相反(或者是异或)_______。 13．采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位_不同_______，则表明发生了溢出。若结果的符号位为_____01_____，表示发生正溢出，若为__10________，表示发生负溢出。 14．浮点数运算时，当运算结果的尾数（尾数用补码表示）部分不是___00.1/11.0_______的形式时，则应进行规格化处理。当尾数符号位为__01/10________时，则要右规。当运算结果的符号位和最高有效位为____相同______时，需要左规。 15.主存储器的性能指标主要是__存储容量__、___存取时间__、存储周期和存储器带宽。 16.半导体存储器分为_SRAM___、__DRAM__、只存存储器（ROM）和相联存储器等。
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]