計(jì)算機(jī)組成原理課程復(fù)習(xí)指導(dǎo)-3

1、計(jì)算機(jī)組成原理課程復(fù)習(xí)指導(dǎo)劉亞維先修課l數(shù)字邏輯與數(shù)字電子技術(shù)l匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程定位課程定位l 計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)中的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有重要作用。l 為后繼課程打好基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)計(jì)算機(jī)并行處理計(jì)算機(jī)分布式處理技術(shù) 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)軟、硬件概念；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；計(jì)算機(jī)基本組成主要技術(shù)指標(biāo)l機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展及在各個(gè)不同領(lǐng)域的應(yīng)用。微程序機(jī)器微程序機(jī)器M0(微指令系統(tǒng)微指令系統(tǒng)

2、)由硬件直接執(zhí)行微指令由硬件直接執(zhí)行微指令傳統(tǒng)機(jī)器傳統(tǒng)機(jī)器M1(機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器)用微程序解釋機(jī)器指令用微程序解釋機(jī)器指令虛擬機(jī)器虛擬機(jī)器M2(操作系統(tǒng)機(jī)器操作系統(tǒng)機(jī)器)用機(jī)器語(yǔ)言解釋操作系統(tǒng)用機(jī)器語(yǔ)言解釋操作系統(tǒng)虛擬機(jī)器虛擬機(jī)器M3(匯編語(yǔ)言機(jī)器匯編語(yǔ)言機(jī)器)用匯編程序翻譯成機(jī)器用匯編程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序語(yǔ)言程序虛擬機(jī)器虛擬機(jī)器M4(高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器)用編譯程序翻譯成匯編用編譯程序翻譯成匯編語(yǔ)言程序語(yǔ)言程序以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖計(jì)算機(jī)的硬件框圖知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(2)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 總線概念l 從分散連接到總線連接 總線分類l 按連接部件的不同片內(nèi)總線系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)總線、

3、地址總線、控制總線 總線特性l 各個(gè)部件能夠連接到總線上，需規(guī)定以下特性機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、時(shí)間特性 總線結(jié)構(gòu)l 單總線、多總線 總線控制l 總線判優(yōu)鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)算器定時(shí)查詢、獨(dú)立請(qǐng)求方式l 通信控制同步、異步知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(3)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器分類l按存取方式：ROM、RAM存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)l緩存主存、主存輔存主存l存儲(chǔ)原理 靜態(tài)RAM、動(dòng)態(tài)RAM、ROMl存儲(chǔ)器與CPU的連接高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)輔助存儲(chǔ)器知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(4)輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng) 輸入輸出系統(tǒng)概述lI/O系統(tǒng)組成：I/O軟件（I/O指令）、I/O硬件（接口、設(shè)備）外部設(shè)備I/O接口l功能、組成I/O與主機(jī)

4、信息傳送的控制方式l程序查詢l中斷l(xiāng)存儲(chǔ)器直接存取方式知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(5)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法及運(yùn)算器計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法及運(yùn)算器 講述數(shù)的表示l進(jìn)制轉(zhuǎn)換l原碼、補(bǔ)碼、反碼l定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)運(yùn)算l加減乘除浮點(diǎn)運(yùn)算l其特殊性算術(shù)邏輯運(yùn)算單元l快速進(jìn)位鏈知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(6)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)機(jī)器指令l指令格式：操作碼、地址碼操作數(shù)和操作類型l數(shù)據(jù)傳送、算邏運(yùn)算、移位、轉(zhuǎn)移尋址方式l與匯編語(yǔ)言對(duì)照學(xué)習(xí)指令格式舉例CISC及RISC技術(shù)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(7)CPU的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能CPU的結(jié)構(gòu)lCU、ALU、寄存器、中斷系統(tǒng)指令周期l取指、執(zhí)行、間址、中斷指令流水中斷系統(tǒng)。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(8)控制單元的功能及設(shè)計(jì)

5、方法控制單元的功能及設(shè)計(jì)方法微操作命令的分析及功能組合邏輯設(shè)計(jì)微程序設(shè)計(jì)。第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念l重點(diǎn)當(dāng)今世界計(jì)算機(jī)的主流還是以馮諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)為代表重點(diǎn)要掌握以指令流和數(shù)據(jù)流為主線的計(jì)算機(jī)工作原理真正認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作過(guò)程是逐條取指令、分析指令、執(zhí)行指令的過(guò)程重點(diǎn)與難點(diǎn)第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念l難點(diǎn)本章概念、名詞較多學(xué)生在此章基礎(chǔ)上，在深入學(xué)習(xí)以下各章后，逐步加深對(duì)本章的各種名詞、概念及整機(jī)工作原理的理解。l嚴(yán)格講本章沒(méi)太多難點(diǎn)初學(xué)者一時(shí)不能很快理解利掌握重點(diǎn)與難點(diǎn)第二章第二章 計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用l重點(diǎn)了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及它的應(yīng)用

6、領(lǐng)域目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性重點(diǎn)與難點(diǎn)第三章第三章 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線l重點(diǎn)掌握系統(tǒng)總線在計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)中的地位和作用多總線結(jié)構(gòu)l為克服總線瓶頸問(wèn)題而采用的總線進(jìn)行判優(yōu)和通訊控制l解決眾多部件爭(zhēng)用總線。重點(diǎn)與難點(diǎn)第三章第三章 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線l難點(diǎn)總線的通訊控制。重點(diǎn)與難點(diǎn)第四章第四章 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器l重點(diǎn)掌握存貯器的基本功能及各類存儲(chǔ)器讀寫信息的原理l特別要注意 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的外特性和工作原理 半導(dǎo)體與CPU的連接方式 這樣可更加強(qiáng)對(duì)整機(jī)概念的理解。必須了解高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)、主存和外存的組成，以及他們?cè)诖鎯?chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)中各自所起的作用重點(diǎn)與難點(diǎn)第四章第四章 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器l難

7、點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)必須從本質(zhì)上去認(rèn)識(shí)各種存儲(chǔ)芯片l由于不同的其基本單元電路是不同的設(shè)計(jì)存儲(chǔ)芯片與CPU連接電路l關(guān)鍵在于存儲(chǔ)芯片選片邏輯的確定l學(xué)生必須將以前學(xué)過(guò)的電路知識(shí)綜合應(yīng)用，合理選用各種芯片，準(zhǔn)確畫(huà)出存儲(chǔ)器與CPU的連接電路圖。 重點(diǎn)與難點(diǎn)第五章第五章 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)l重點(diǎn)要求掌握三種主機(jī)與I/O交換信息的方式l程序查詢l程序中斷l(xiāng)DMAl明確不同控制方式各自所需的硬件及軟件編程方法尤其對(duì)中斷技術(shù)應(yīng)了解更深入 才能進(jìn)一步加深理解整機(jī)的工作過(guò)程。重點(diǎn)與難點(diǎn)第五章第五章 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)l難點(diǎn)處理中斷過(guò)程中有各類技術(shù)l配置相應(yīng)的各類硬件l編寫相應(yīng)的軟件程序l需記憶的內(nèi)容甚多，學(xué)生只

8、有從根本上理解每個(gè)硬件的地位和作用，才能運(yùn)用自如。要真正認(rèn)識(shí)DMA與中斷傳送的區(qū)別l前者發(fā)生在存儲(chǔ)周期結(jié)束時(shí)，后者發(fā)生在指令周期結(jié)束時(shí)，這就反映了DMA有挪用存儲(chǔ)周期的特點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)第六章第六章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法l重點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示以及移位定點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算定點(diǎn)原碼一位乘和兩位乘及補(bǔ)碼Booth算法定點(diǎn)原碼和補(bǔ)碼加減交替除法浮點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算l了解不同的運(yùn)算方法對(duì)運(yùn)算器結(jié)構(gòu)的影響，以及提高運(yùn)算速度采取的各種措施，包括快速進(jìn)位鏈的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)第六章第六章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法l 難點(diǎn) 溢出判斷是各種運(yùn)算方法的一個(gè)難點(diǎn)l 定點(diǎn)運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算判斷溢出的方法是不

9、同的 對(duì)于浮點(diǎn)運(yùn)算，應(yīng)特別注意區(qū)分浮點(diǎn)數(shù)和用補(bǔ)碼表示的浮點(diǎn)規(guī)格化形式這兩個(gè)概念 前者指的是真值，后者指的是機(jī)器數(shù) 由于補(bǔ)碼規(guī)格化數(shù)的特殊約定，兩者表示的數(shù)的范圍是不同的。 掌握原碼和補(bǔ)碼運(yùn)算的最根本的區(qū)別在于對(duì)符號(hào)位的處理。l 原碼乘除法結(jié)果的符號(hào)均和數(shù)值部分的運(yùn)算分開(kāi)進(jìn)行l(wèi) 補(bǔ)碼乘除法結(jié)果的符號(hào)是在與數(shù)值部分的運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生的l 值得注意的是機(jī)器內(nèi)只設(shè)加法器，故全部減法運(yùn)算實(shí)質(zhì)是通過(guò)加法操作實(shí)現(xiàn)的，這就有一個(gè)對(duì)減數(shù)求“補(bǔ)”的問(wèn)題 原碼除法中減去除數(shù)的絕對(duì)值，一律用加上除數(shù)絕對(duì)值的補(bǔ)碼實(shí)現(xiàn) 應(yīng)特別注意-x補(bǔ)和-x*補(bǔ)的區(qū)別，其中x*是真值x的絕對(duì)值。 若浮點(diǎn)數(shù)的階碼采用移碼運(yùn)算時(shí)，其運(yùn)算規(guī)則和

10、溢出判斷規(guī)則與補(bǔ)碼運(yùn)算是不同的。重點(diǎn)與難點(diǎn)第七章第七章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)l重點(diǎn)在第一章概述的基礎(chǔ)上l深入系統(tǒng)地介紹指令的格式 從本質(zhì)上來(lái)認(rèn)識(shí)機(jī)器語(yǔ)言的一般特征 了解和掌握不同的地址格式和尋址方式對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求，以及掌握操作數(shù)的尋址范圍和信息的加工過(guò)程。了解RISC的主要特點(diǎn)及其與CISC的區(qū)別。重點(diǎn)與難點(diǎn)第七章第七章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)l難點(diǎn)掌握設(shè)計(jì)指令格式的方法l學(xué)會(huì)根據(jù)指令系統(tǒng)的要求，確定指令字中各字段的位數(shù)及其含義。l特別是在實(shí)際機(jī)器中，指令字長(zhǎng)不一定等于存儲(chǔ)字長(zhǎng)，因此應(yīng)格外注意各種尋址方法和地址格式的運(yùn)用。 重點(diǎn)與難點(diǎn)第八章第八章 CPU的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能l重點(diǎn)要認(rèn)識(shí)到機(jī)器的核

11、心是CPUl通過(guò)對(duì)CPU的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解，掌握機(jī)器完成一條指令的全過(guò)程是在CPU的統(tǒng)一指揮下進(jìn)行的掌握中斷技術(shù)在提高整機(jī)效能方面所起的作用流水技術(shù)l為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的處理能力，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的并行性，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中大量采用流水技術(shù)。重點(diǎn)與難點(diǎn)第八章第八章 CPU的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能l難點(diǎn)中斷技術(shù)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中起著重要作用l為了更好地吃透這一內(nèi)容，建議結(jié)合第五章學(xué)習(xí)，便于建立整機(jī)概念。 重點(diǎn)與難點(diǎn)第九章第九章 控制單元的功能控制單元的功能l重點(diǎn)理解控制單元為完成不同指令所發(fā)出的各種操作命令理解指令周期、機(jī)器周期、時(shí)鐘周期與操作命令的關(guān)系。重點(diǎn)與難點(diǎn)第九章第九章 控制單元的功能控制單元的功能l難點(diǎn)微操作命令的分析多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)重點(diǎn)與難點(diǎn)第十章第十章 控制單元的設(shè)計(jì)控制單元的設(shè)計(jì)l