北航微机原理复习
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微机原理期末复习第2章计算机的基本结构与工作过程1.计算机的基本组成及各个组成部件的基本功能运算器运算器是进行算术运算(如加、减、乘、除等)和逻辑运算(如非、与、或等)的装置。
通常由算术逻辑部件ALU、专用寄存器X、Y和Z、累加器、通用寄存器RO、R1、…、Rn-1以及标志寄存器F组成。
核心部件ALU用于完成算术运算和逻辑运算。
X、Y是ALU的输入寄存器,Z是ALU的输出寄存器。
X、Y、Z是与ALU不可分的一部分,通常称为ALU的数据暂存器。
X、Y中的数据可来自通用寄存器,也可来自存储器。
Z中的数据可送往通用寄存器,也可送往存储器。
F用于存放运算结果的状态,例如,结果是否为零,是正还是负,有无进位,是否溢出,等等。
控制器为了实现对计算机各部件的有效控制,快速准确地取指令、分析指令和执行指令, 控制器通常由下而几部分组成:指令寄存器IR一一用于存放正在执行或即将执行的指令。
程序计数器PC——用于存放下一条指令的存储单元地址,它具有自动增量计数的功能。
存储器地址寄存器MAR——用于在访存时缓存存储单元的地址。
存储器数据寄存器MDR——用于在访存时缓存对存储单元读/写的数据。
指令译码器ID——用于对IR屮的指令进行译码,以确定IR屮存放的是哪一条指令。
控制电路一一产牛时序脉冲信号,并在时序脉冲的同步下对有关的部件发出微操作控制命令(微命令),以控制各个部件的动作。
输入设备用来输入数据和程序的装置,其功能是将外界的信息转换成机内的表示形式并传送到计算机内部。
常见的输入设备有键盘、鼠标、图形数字化仪、图像扫描仪等等。
输出设备用来输出数据和程序的装置,其功能是将计算机内的数据和程序转换成人们所需要的形式并传送到计算机外部。
常见的输出设备有显示器、打印机.绘图机等等。
存储器计算机中的指令和数据都表现为二进制数码。
为了准确地对存储器进行读或写,通常以字节(或以字)为单位将存储器划分为一个个存储单元,并依次对每一个存储单元赋予一个序号,该序号称为存储单元的地址。
北航计算机组成原理总复习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,它主要研究计算机的基本原理、结构和工作原理。
下面将对北航计算机组成原理进行总复习,包括计算机的基本组成、存储器层次结构、指令系统和流水线技术等方面内容。
一、计算机的基本组成1.计算机硬件的五大基本组成部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
2.计算机内部采用二进制表示,包括数据和指令都以二进制形式存储和处理。
3.计算机的性能指标:主频、存储容量、主存储器带宽、硬盘容量等。
二、存储器层次结构1.存储器层次结构的由低到高依次为:寄存器、高速缓存、主存储器、辅助存储器。
2.高速缓存的工作原理:利用时间和空间局部性原理,存放主存频繁访问的数据和指令,提高存储器访问速度。
3.主存储器的特点和访问方式:存储速度较快,采用随机访问方式。
三、指令系统1.指令系统的主要组成部分:操作码和地址码。
2.指令系统的类型:-RISC(精简指令集):指令长度固定,时间分布均匀,指令执行周期较短。
-CISC(复杂指令集):指令长度可变,时间分布不均匀,指令执行周期较长。
-MISC(微指令集):指令长度短,指令执行周期较短。
3.指令寻址方式:立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等。
四、流水线技术1.流水线的概念:将指令的处理过程分成多个步骤,使多条指令可同时执行。
2.流水线的五个阶段:取指令、指令译码、执行指令、访存取数、写回结果。
3.流水线的优点:提高了指令的执行效率,缩短了执行时间。
4.流水线的冒险和解决方法:-结构冒险:通过优化硬件结构来解决,如增加多个运算器、加大寄存器容量等。
-数据冒险:通过转发、插入空指令、延迟加载等方法解决。
-控制冒险:通过分支预测和延迟分支等方法解决。
五、中断与异常1.中断:来自外部设备的信号,打断正常的程序执行。
-可屏蔽中断:可以根据需要屏蔽一些中断。
-不可屏蔽中断:无法屏蔽的中断,如计算机硬件故障等。
2.异常:指程序在执行过程中出现的错误或意外情况。
一、电子计算机1946年问世,先后经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模和超大规模集成电路四代的发展。
二、微处理器(MP):1.指的是由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器(CPU)部件。
在微型计算机中直接用CPU表示微处理器。
2.CPU内部结构归纳起来可分为运算逻辑部件、寄存器部件和控制器部件三个部分。
相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。
按照其处理信息的字长,可分为4.8.16.32.64位处理器。
三、微型计算机(MC):是指以微处理器为核心,配上存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机四、微型计算机系统(MCS):1.是指以微型计算机为核心,配以相应的外围设备、电源和辅助电路等以及控制微型计算机工作的软件(系统软件和应用软件)所组成的系统。
2.组成:1)硬件系统:计算机的许多重要特性,如快速性、通用性、准确性和逻辑性,都取决于其最主要的结构原理,即存储程序原理,是计算机组织的关键。
根据存储程序原理构造的计算机称为存储程序计算机,由运算器、控制器、输入设备和输出设备组成的。
其特点如下:采用存储程序的方式,程序和数据放在同一存储器中,指令和数据一样可以送到运算器中运算,即由指令组成的程序是可以修改的;数据以二进制码表示;指令由操作码和地址码组成;指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址微机以运算器为中心,输入/输出设备与存储器间的数据传送是通过运算器实现的。
现代主流的微机硬件系统包括:主机(运算器、控制器和存储器在其内。
主机内的主板是构成复杂电子系统的中心,)、输入设备、输出设备2)软件系统:系统软件和应用软件五、微机硬件系统结构:1.是指按照总体布局的设计要求,将各部件构成某个系统的连接方式。
系统总线是用来传动信息的公共导线,所有的信息都通过总线传送。
2.通常,根据传送信息的内容与作用的不同,可以将系统总线分为数据总线(DB)、地址总线(AB)、控制总线(CB)。
非电类微机原理复习大纲(14系、15系)北京航空航天大学机械工程及自动化学院39071420陈明琦(因为要赶考,总结的比较急,有错误和不完善的地方请包涵~)第1章1、什么是计算机的系统总线,计算机三总线名称各是什么?计算机一般由哪五个部分构成?系统总线是用来传递信息的公共导线,可以使扁平电缆线,也可以是印刷电路板上的一层极薄的金属连线,所有的信息都通过总线传送。
数据总线,地址总线,控制总线。
主机,输入设备,输出设备,系统软件,应用软件2、微处理器的字长概念?每一个0或者1就是一位信息,为了便于计算信息长度,一般将8位二进制代码作为一个字节,再用两个字节组成一个字来表示16位数据的长度。
字长是计量处理二进制代码位长的单位,字长表示数据总线上一次能处理的信息位数,并由此定义是多少位计算机,用来区分计算机处理信息的能力。
第2章微机运算基础1、十进制数的BCD编码方法,数字的BCD码表示方法,如字符‘a-f,’A-F’,’0-9’的A SCII编码1.逢十进位2.每一位用四位二进制码表示3.区别纯二进制,每四位之间用空格隔开4.十进制与BCD之间的转化是直接的,二进制与BCD之间,必须先把二进制转化为十进制例子:11D=0001 0001BCD1011.01B=11.25D=(0001 0001.0010 0101)BCD压缩BCD码:一个字节中储存两个BCD码0001 0011.0010 0101BCD非压缩BCD码:一个字节中储存一个BCD码0000 0001 0000 0011.0000 0010 0000 0101BCDASCII码由高3位和低4位一共7位组成:字符'a-f''的高三位为110低四位为0001-0110字符'A-F'的高三位为100低四位为0001-0110数字'0-9'的高三位为011低四位为0000-10012、二进制数的逻辑运算(与、或、非、异或)与运算:×∧•或运算:+∨非运算:运算量上面加上¯异或运算:⊕3、机器数及其真值概念,正数、负数原码、补码和反码如何运算?符号数的表示范围与什么有关?规定一个字节中的最高位D7为符号位,D6-D0为数字位,符号位中0表示正,1表示负。
第一章序论一.填空题1.与十进制数45等值的二进制数是______;与十进制数67等值的十六进制数是______。
答案:101101B;43H技巧:45=16×2+13=2DH=101101B ; 67=16×4+3=43H2.(250)10=()16=()2=()8答案:FA;11111010;372技巧:250=16×15+10=FAH=1111 1010B=372Q3.若X= -1010100,机器字长为8,则[X]原码 =______,[X]反码 =______ ,[X]补码 =______。
答案:11010100;10101011;101011004.对于字长为8的定点整数,其原码、反码的表示范围是______,补码的表示范围是______。
若N=-1010100,n=8,则[N]原码=______,[N]反码=______,[N]补码=______。
答案:-127~+127;-128~+127;11010100;10101011;101011005.已知X= +1011001,则 [X]补=______;已知Y =-1011001,则 [Y]补=______。
答案:01011001;101001116.已知X=-0.1011001,则 [X]补=______;已知Y=-0.1011001,则 [Y]反=______。
答案:1.0100111;1.01001107.字符“A”的ASCII码为41H,则字符“D”的ASCII码应为:______;字符“0”的ASCII码为30H,则字符“8”的ASCII码应为:______。
答案:44;388.若X=-107,Y=+74,按8位二进制可写出:[X]补=______;[Y]补=______;[X+Y]补=______;[X-Y]补=______答案:1001 0101B;0100 1010B;1101 1111B;0100 1011B分析:107=16×6+11=6BH ∴ [X]补=0-6BH=95H ;74=16×4+10=4AH ∴ [Y]补=4AH ;[-Y]补=0-[Y]补=B6H [X+Y]补=95H+4AH=DFH ;[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=95H+B6H=4BH或[X-Y]补=[X]补-[Y]补=95H-4AH=4BH (有溢出,结果出错)9.110101.11B=______D答案:53.75 分析:11 0101B=35H=16×3+5=53D 0.11=1×2-1+1×2-2=0.7510.若[X]补=0011 0011B,[Y]补=1100 1100B,则[X-Y]补=______B,运行结果对状态标志ZF、SF、OF的影响为______、______、______。