计算机组成原理复习资料

第一章：1.计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成计算机的软件通常又可分为两大类：系统软件和应用软件2.冯诺依曼计算机的特点：计算机由运算器、储存器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成运算器、控制器、存储器—》主机控制器、运算器==》 CPU输入、输出–》 I/O3机器字长是指CPU一次能够处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。

字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。

4存储容量=储存单元个数*存储字长MAR的位数反映了储存单元的个数，MDR的位数反映了存储字长如MAR为16位，MDR为32位，存储容量=2的16次方*32=2M位（1M=2的20次方）储存容量2M位=2的18次方字节（一个字节=8位）=2的18次方B=256KB第一章课后题：1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。

计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。

5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，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；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。

7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

解：P9-10主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。

CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。

计算机组成原理复习资料计算机组成原理复习资料计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它涵盖了计算机硬件和软件的基本原理和结构。

在学习这门课程时，我们需要掌握计算机的各个组成部分以及它们之间的相互作用。

下面将从计算机的基本组成、存储器、中央处理器、输入输出设备等方面进行复习总结。

一、计算机的基本组成计算机由硬件和软件两部分组成。

硬件包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，而软件则包括操作系统、应用软件等。

计算机的基本工作原理是通过输入设备获取数据，经过中央处理器进行处理，最后通过输出设备将结果呈现给用户。

二、存储器存储器是计算机中用于存储数据和指令的地方。

主要包括内存和外存两种形式。

内存又分为主存和高速缓存，主存用于存储当前正在执行的程序和数据，而高速缓存则用于存储最常用的数据和指令，以提高计算机的运行速度。

外存则用于长期存储数据，如硬盘、光盘等。

三、中央处理器中央处理器是计算机的核心部件，负责执行各种计算和控制指令。

它由运算器、控制器和寄存器组成。

运算器用于执行各种算术和逻辑运算，控制器则负责控制指令的执行过程，而寄存器则用于存储中间结果和控制信息。

四、输入输出设备输入输出设备是计算机与外部世界进行交互的接口，用于将用户的输入转化为计算机可识别的数据，并将计算机的输出呈现给用户。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、音响等。

五、指令和指令系统指令是计算机中的基本操作单位，它用于告诉计算机要执行的具体操作。

指令系统是计算机中的指令集合，它定义了计算机可以执行的所有指令以及它们的操作码、寻址方式等。

不同的计算机有不同的指令系统，如x86、ARM等。

六、计算机的运行过程计算机的运行过程可以分为取指令、译码、执行和访存四个阶段。

首先，控制器从内存中取出一条指令，并将其送到译码器中进行译码。

然后，运算器根据指令的操作码进行相应的运算。

最后，结果被存储回内存或输出到外设。

1.下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是：Ⅰ.提高CPU时钟频率Ⅱ.优化数据通路结构Ⅲ.对程序进行编译优化A.仅Ⅰ和ⅡB.仅Ⅰ和ⅢC.仅Ⅱ和ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和ⅢD2.假定有4个整数用8位补码分别表示为r1=FEH，r2=F2H，r3=90H，r4=F8H。

若将运算结构存放在一个8位寄存器中，则下列运算中会发生溢出的是A.r1×r2B. r2×r3C. r1×r4D. r2×r4B3.假定变量i、f和d的数据类型分别为int、float和double（int用补码表示，float和double 分别用IEEE754单精度和双精度浮点数格式表示），已知i=785，f=1.5678e3，d=1.5e100。

若在32位机器中执行下列关系表达式，则结果为“真”的是Ⅰ.i==（int）（float）I Ⅱ.f==（float）（int）fⅢ.f==（float）（double）f Ⅳ.（d+f）-d==fA.仅Ⅰ和ⅡB.仅Ⅰ和ⅢC.仅Ⅱ和ⅢD.仅Ⅲ和ⅣB4.假定用若干个2K×4位的芯片组成一个8K×8位的存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是A.0000HB.0600HC.0700HD.0800HD5.下列有关RAM和ROM的叙述中，正确的是Ⅰ.RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器Ⅱ.RAM和ROM都采用随机存取方式进行信息访问Ⅲ.RAM和ROM都可用作CacheⅣ.RAM和ROM都需要进行刷新A.仅Ⅰ和ⅡB.仅Ⅱ和ⅢC.仅Ⅰ、Ⅱ和ⅣD.仅Ⅱ、Ⅲ和ⅣA6.下列命中组合情况中，一次访存过程中不可能发生的是A.TLB未命中，Cache未命中，Page未命中B.TLB未命中，Cache命中，Page命中C.TLB命中，Cache未命中，Page命中D.TLB命中，Cache命中，Page未命中D7.下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是A.存储器地址寄存器（MAR）B.程序计数器（PC）C.存储器数据寄存器（MDR）D.指令寄存器（IR）B8.下列选项中，不会引起指令流水线阻塞的是A.数据旁路（转发）B.数据相关C.条件转移D.资源冲突A9.下列选项中的英文缩写均为总线标准的是A.PCI、CRT、USB、EISAB.ISA、CPI、VESA、EISAC.ISA、SCSI、RAM、MIPSD.ISA、EISA、PCI、PCI-ExpressD10.单级中断系统中，中断服务程序内的执行顺序是Ⅰ.保护现场Ⅱ.开中断Ⅲ.关中断Ⅳ.保存断点Ⅴ.中断事件处理Ⅵ.恢复现场Ⅶ.中断返回A. Ⅰ→Ⅴ→ Ⅵ→ Ⅱ→ ⅦB. Ⅲ→ Ⅰ→ Ⅴ→ ⅦC. Ⅲ→ Ⅳ→ Ⅴ→ Ⅵ→ ⅦD. Ⅳ→ Ⅰ→Ⅴ→ Ⅵ→ ⅦA11.假定一台计算机的显示存储器用DRAM芯片实现，若要求显示分辨率为1600×1200，颜色深度为24位，帧频为85Hz，显存总带宽的50%用来刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少约为A.245MbpsB.979MbpsC.1958MbpsD.7834MbpsD12．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．MFLOPSD13．float型数据通常用IEEE 754单精度浮点数格式表示。

计算机组成原理（复习）解释概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

解：主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；CPU——中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；（早期的运、控不在同一芯片上）讲评：一种不确切的答法：CPU与MM合称主机；运算器与控制器合称CPU。

这类概念应从性质和结构两个角度共同解释较确切。

主存——计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；(由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成）存储单元——可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位；存储元件——存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取；存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）机器字长——CPU能同时处理的数据位数；指令字长——一条指令的二进制代码位数；8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、中文解释三部分。

CPU——Central Processing Unit，中央处理机（器），中文解释见7题，略；PC——Program Counter，程序计数器，存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址的计数器；IR——Instruction Register，指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器；CU——Control Unit，控制单元（部件），控制器中产生微操作命令序列的部件，为控制器的核心部件；ALU——Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件；ACC——Accumulator，累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器；MQ——Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。

计算机组成原理复习1.简述运算器和控制器的主要功能运算器的主要功能是完成算数运算和逻辑运算;控制器的主要功能是对指令译码，并产⽣相应的控制信号。

2.简述输⼊设备和输出设备的基本功能输⼊设备将⼈们书序的信息(数字.字符、⽂字、图形、图像、声⾳)形式转换成计算机能接受并识别的信息(⼆进制信息)形式，输出设备则将计算机内部信息形式转换成⼈们熟悉的信息形式。

.3.算术运算和逻辑运算个包括那些运算操作?算术运算对数据进⾏算数操作，包括加减乘除四则:运算和数据格式转换;逻辑运算按位对数据进⾏与或⾮异或和移位等操作。

4.机器语⾔汇编语⾔⾼级语⾔有何区别?机器语⾔是⼀种⽤⼆进制代码表⽰的计算机语⾔，机器可以直接执⾏⽤机器语⾔编写的程序。

汇编语⾔是⼀种⽤助记符表⽰的与机器语⾔⼀⼀对应的语⾔，⽤汇编语⾔编写的程序需经过汇编后才能执⾏。

⾼级语⾔是⼀种接近⼈类⾃然语⾔的与计算机结构⽆关的语⾔，⽤⾼级语⾔编写的程序要经过解释和编译才能执⾏。

5.什么是指令?什么是程序?指令是机器完成某种操作的命令，典型的指令包括操作码和地址码两部分。

操作码⽤来指出执⾏什么操作(如加、传送),地址码⽤来指出操作数在什么地⽅、程序是有序指令的集合，⽤来解诀某⼀特定问题。

6.存储器中存储的数据和指令是怎么区分的?在存储程序的计算机中，指令和数据都是以⼆进制的形式存放在存储器中。

从存储器中存储的内容本⾝看不出它是指令还是数据，因为它们都是⼆进制代码。

计算机在读取指令时把从存储器中读到的信息都看作是指令,⽽在读取数据时则把从存储器中读到的信息都看作是操作数，所以为了不产⽣混乱，在进⾏汇编程序设计时要注意区分存储器中的信息是程序还是数据，⽽⽤⾼级语⾔设计程序⼀般不会产⽣上述问题。

7.寄存器的功能是什么?寄存器在运算时⽤于保存运算数据和中间运算结果，以提⾼运算速度。

此外，寄存器还可以存放指令、指令地址、程序运⾏状态等。

寄存器还可以作为数据缓存。

8.编译程序和解释程序的区别是什么?编译程序和解释程序的作⽤都是将⾼级语⾔程序转换成机器语⾔程序，但转换的过程不同。

计算机组成原理复习资料1.何谓中断方式？它主要应用在什么场合？请举二例。

答：A、中断方式指：CPU在接到随机产生的中断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序； B、主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速I/O； C、例：打印机控制，故障处理。

2.中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。

答：A、地址译码。

选取接口中有关寄存器，也就是选择了I/O设备； B、命令字/状态字寄存器。

供CPU输出控制命令，调回接口与设备的状态信息； C、数据缓存。

提供数据缓冲，实现速度匹配； D、控制逻辑。

如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。

3.简述中断隐指令及其功能；答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。

4.什么是中断嵌套？答：多级中断系统中，cpu在处理一个中断的过程中又去响应另一个中断请求；5.中断的过程与子程序调用的区别是什么？答（1）、中断的过程与中断时cpu正在运行的程序是相互独立的，它们之间没有确定的关系。

子程序调用是转入的子程序与正在执行的程序是同一个程序。

（2）中断一般是由硬件信号产生的，软中断除外，子程序调用是转移指令引起的。

（3）中断服务程序的地址是由硬件决定的，子程序调用是转移指令在地址码中指定子程序的地址；（4）中断过程要存储所有的状态信息，子程序调用时可以只保存pc的值；（5）中断程序的调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时进行的中断裁决等，而在一般的子程序调用时没有这种操作；6.简述多重中断系统中CPU响应中断的步骤。

答：(1)、关中断。

暂时禁止所有中断；(2)、保护现场信息，包括保存pc的值；(3)、判别中断条件根据中断优先条件，从而确定中断服务程序的地址；(4)、开中断，设置cpu优先级为当前中断优先级，允许响应外部中断。

Chapter1 计算机系统概述一、计算机发展历程第一代1946-1957数据处理机第二代1958-1964工业控制机第三代1965-1971中小型计算机第四代1972-1990微型计算机第五代单片计算机二、计算机系统层次结构冯·诺依曼机的主要设计思想：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据放在同意存储器中，计算机可以再无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示，指令在存储器中按执行顺序存放。

(存储程序并按地址顺序执行)五层结构：5高级语言级-编译程序4汇编语言级-汇编程序3操作系统级-操作系统2一般机器级-微程序1逻辑电路级-硬件执行1．计算机硬件的基本组成运算器“算盘”、存储器“记忆”、控制器“发号施令”、适配器“转换器”、总线和输入/输出设备。

存储程序并按地址顺序执行（冯·诺依曼计算机工作原理）2．计算机软件的分类①各种服务性程序②语言类程序③操作系统④数据库管理系统3．计算机的工作过程收集信息、处理与存储信息、输出信息三、计算机的性能指标吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量主频：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率f叫CPU的主频CPU时钟周期：主频的倒数称为CPU时钟周期T，T=1/fCPI：表示每条指令的周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。

CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/程序包含的指令条数CPU执行时间：表示CPU执行一般程序所占用的CPU时间。

CPU执行时间=CPU时钟周期数*CPU时钟周期MIPS：每秒百万指令数，即单位时间内执行的指令数。

MIPS=指令数/（程序执行时间*10^6）MFLOPS：每秒百万次浮点操作次数，用来衡量机器浮点操作的性能。

MFLOPS=程序中的浮点操作次数/（程序执行时间*10^6）Chapter2数据的表示和运算一、数制和编码1．进位计数值及其相互转换2．真值和机器数原码与补码互相转换“正数不变，负数取反+1”移码1+0- 符号位，数位5．校验码奇偶校验，只能检测出奇数个错误奇数1奇C=0，偶数1时偶C=0二、定点数的表示和运算1．定点数的表示2．定点数的运算加：X补+Y补=[X+Y]补减：[X-Y]补=X补+[-Y]补除：恢复余数法&加减交替法数的字长大于绝对值的现象叫做溢出。

第1章计算机系统概论一、名词解释：历年真题：名词解释题：（2002年）1．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

（2003年）16．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

（2004年）18．ALU算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。

（2005年）21．应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。

近4年都考了名称解释，所以第一章的名称解释是考试的重点，这里给大家列出了名词解释大家要熟悉一下，这都是本章的基本概念，也有利于做选择题及填空题。

1．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

2．CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。

3．运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。

4．ALU：算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。

5．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。

6．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。

7．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。

8．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。

9．位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。

10．字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。

11．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。

12．字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。

一般为8位、16位、32位或64位。

13．地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。

14．存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。

15．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。