北理工 计算机组成原理-总复习教材共67页文档

计算机组成原理复习资料精华《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主⼲课程，必修。

从课程的地位来说，它在先导课程——“数字逻辑”、“数字电路”和后续课程——“操作系统”、“系统结构”等之间起着承上启下和继往开来的作⽤。

⼀. 本课程的学习⽬的：1.通过本课程的学习，掌握计算机硬件系统各部分的组成及⼯作原理。

2.掌握由各部件组成整机的⼯作原理，从⽽较好地建⽴起计算机的整机概念。

所谓整机概念，简单地说，就是在脑⼦⾥有⼀台运转起来的计算机。

它包括运转起来的计算机各部分组成整机的⽅法及执⾏指令过程各部件的相互联系——空间概念和各部件在时间上的密切配合，协调⼯作——时间概念。

3.掌握计算机系统硬件分析，设计和调试的技能。

这主要是通过原理课的实验和课程设计达到这⼀学习⽬的，建议尽可能安排实验环节及课程设计。

⼆. 本课程的学习内容：1.中央处理器的组成原理。

主要的内容是运算⽅法和运算器、控制器、指令系统和系统总线。

2.存储器的组织及输⼊输出组织。

主要的内容是⾼速缓冲存储器Cache、主存储器、外存储器和由它们组成的多级存储系统；常⽤的输⼊/输出设备和输⼊/输出系统。

三.本课程的特点：1.具有要求的基础较⾼，知识⾯⼴和承上启下的特点。

2.具有概念多、难度⼤的特点。

根据以上的特点，要求在学习《计算机组成原理》课前必须要有较扎实的数字逻辑和数字电路的知识，学习本课程必须弄清原理，按质完成⼀定量的习题，要在理解的基础上记住有关的原理、概念和术语。

通过不断的学习、复习，有意识有⽬的地围绕“整机概念”这⼀最⼤的难点主动地学习，有条件者可结合计算机系统的监控程序分析、学习，效果会更好，只要努⼒，我们学习《计算机组成原理》课程的⽬的就⼀定能达到。

四. 主要参考⽂献：1.黄钦胜朱娟，计算机组成原理，电⼦⼯业出版社，2003年。

2.黄钦胜等编著，计算机组成原理习题与题解，电⼦⼯业出版社，2004年。

计算机组成原理复习要点一、 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分二、 每章重点内容 第一章 概述1、什么是计算机组成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）。

（2）软件以2#表示。

（3）采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； 指令采用串行执行方式。

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（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，则：X原=X 当1 >X≥0X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，则：X原=X 当2n >X≥0X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：以5位表示，则（-0.1011）原=1.1011以8位表示，则（-0.1011）原=1.10110000的原码有二种表示方式：小数：（+0.0000）原=0.0000，（-0.0000）原=1.0000整数：（+00000）原=00000，（-00000）原=10000符号位不是数值的一部分，不能直接参与运算，需单独处理。

一、本课程在计算机系统中的位置一、课程目标1、结构与原理掌握建立计算机系统的整机概念；掌握计算机各部件的组成原理与技术；了解计算机系统组成与结构的新技术2、分析与计算能力掌握对组成与结构进行性能分析的方法；通过量化计算，加深对组成原理的理解与掌握3、应用与设计能力通过实验，培养逻辑设计及理论指导实践的能力二、课程内容组织第1章计算机系统概论计算机的模型、硬件组成，计算机的工作过程、性能指标第2章数据的表示和运算数据的编码及表示，定点及浮点运算方法，ALU结构与组成第3章存储系统层次结构，RAM组成，主存、Cache、虚存的组成原理第4章指令系统指令功能与指令格式，操作数存放及寻址方式，CISC/RISC第5章中央处理器CPU的功能与结构、工作流程，指令执行过程，数据通路组织，CU的结构及组成，微程序控制器技术，指令流水技术第6章总线概述，操作步骤，仲裁/定时方式，互连结构第7章I/O系统组成，I/O设备，I/O接口，I/O方式(4种)1、学习方法建立整机概念，将所学知识点融合在一起；从逻辑设计出发，分析多种方案的利与弊；通过量化分析，加深对原理的掌握与理解。

2、学习效率第1章计算机系统概论◆计算机：按照内部存储的指令序列，对数字化信息进行自动高速处理、存储、传送、控制的装置。

指令：指示计算机硬件完成某种功能的明确的命信息：有用的数据，有多种不同类型，其表现手段可以采用数字化形式或模拟量形式；运算：包括算术运算和逻辑运算，要求自动与高速；处理：对信息进行搜索、识别、变换，甚至联想、思考和推理等等。

◆计算机的基本功能主要包括数据处理数据存储数据传送控制◆数据处理功能运算功能：算术运算功能和逻辑运算，应用于数值计算和非数值计算两个方面；处理对象：数值、字符、图形、图像、声音和视频等。

◆数据存储功能主存储器：保存指令和数据；辅助存储器：以文件的形式保存大量数据信息。

◆数据传送功能计算机软件(指令串及数据)CU ALU 存储器…系统总线I/O设备1I/O接口1I/O设备2I/O接口2I/O设备nI/O接口n内部数据流动 ：CPU 和主存以及CPU 内部寄存器与运算器之间的数据流动； 外部数据传送：输入/输出（I/O ）和计算机通信。