貴州大學2020-2021計算機專業(yè)計算機組成原理期末復(fù)習要點(復(fù)習必過) (恢復(fù))

計算機組成原理復(fù)習要點一、 題型分布選擇題分；填空題分；判斷題分；計算題分；簡答題5分二、 每章重點內(nèi)容第一章概述計算機設(shè)備級組成版塊級組成芯片級組成元件級組成組成邏輯組成設(shè)備級組成寄存器級組成計算機設(shè)備級組成版塊級組成芯片級組成元件級組成組成邏輯組成設(shè)備級組成寄存器級組成物理組成、諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機的特點（）硬件由五大部份組成（運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。（）軟件以表示。（）采用存儲程序所有的程序預(yù)先存放在存儲器中此為計算機高速自動的基礎(chǔ)；存儲器采用一維線性結(jié)構(gòu)；指令采用串行執(zhí)行方式?？刂屏鳎ㄖ噶盍鳎?qū)動方式；（）非諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機數(shù)據(jù)流計算機多核芯處理機的計算機、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（）從軟、硬件組成角度劃分層次結(jié)構(gòu)（）從語言功能角度劃分的層次結(jié)構(gòu)虛擬機：通過軟件配置擴充機器功能，所形成的計算機，實際硬件并不具備相應(yīng)語言的功能。第二章數(shù)據(jù)表示、各種碼制間的轉(zhuǎn)換及定點小數(shù)和定點整數(shù)的表示范圍（）原碼：計算規(guī)則：最高位表示符號位；其余有效值部分以的絕對值表示。如：（1）原1;（0）原01（1）原 1;（0）原 101注意：在書面表示中須寫出小數(shù)，實際上在計算機中并不表示和存儲小數(shù)點。原碼的數(shù)學定義若定點小數(shù)原碼序列為2共位數(shù)，則：原X 當0原| 當 1若定點整數(shù)原碼序列為2共位數(shù)，則：原X 當0原| 當 n說明：在各種碼（包括原碼的表示中需注意表示位數(shù)的約定即不同的位數(shù)表示結(jié)果不同，如：以位表示，則（1）原1以位表示，則（1）原1000的原碼有二種表示方式：小數(shù)（00）原00（00）原00整數(shù)（00）原00，（00）原00符號位不是數(shù)值的一部分，不能直接參與運算，需單獨處理。約定數(shù)據(jù)位數(shù)的目的是約定數(shù)據(jù)的表示范圍，即：小數(shù)：1整數(shù)：nn（）反碼：計算規(guī)則正數(shù)的反碼與原碼同負數(shù)的反碼是原碼除最高（符號位外各位求反。如：正數(shù)（1）原（1）反1;負數(shù)：0原0，則0反10反碼的數(shù)學定義若定點小數(shù)反碼序列為2共位數(shù)，則：反X 當0反（）X 當 1若定點整數(shù)反碼序列為2共位數(shù)，則：反X 當0反（）X 當 n（）補碼：計算規(guī)則：正數(shù)的補碼與原碼同；負數(shù)的補碼是反碼的最低加。如：正數(shù):負數(shù)：

1原1反1補1;0原010反100補11數(shù)學定義（）補X（）其中：M表示模，即容器的最大容量。若定點小數(shù)補碼序列為2共位數(shù)，則 ；若定點整數(shù)補碼序列為2共位數(shù)，則 1、為什么計算機中數(shù)值類型的數(shù)據(jù)以補碼表示補碼的符號位是數(shù)值的一部分，可以參與運算。0的補碼表示具有唯一性。補碼的表示范圍比原碼、反碼大。、常見尋址方式的特點（）尋址方式：獲得指令或操作數(shù)的方式。（）指令尋址：由程序計數(shù)提供即將要執(zhí)行的指令的地址。（）操作數(shù)尋址：與具體的尋址方式有關(guān)。操作數(shù)尋址方式應(yīng)說明是源操作數(shù)還是目標操作數(shù)的尋址方式。采用多種尋址方式的目（縮短指令長度擴大尋址空間提高編程靈活性）縮短指令長度擴大尋址空間提高編程的靈活性。、如何減少指令中地址數(shù)的方法采用隱地址（隱含約定）可以簡化指令地址結(jié)構(gòu)，即減少指令中的顯地址數(shù)。、外設(shè)的編址方式（在任何一種方式每個外設(shè)都有一個獨立的地址）與主存統(tǒng)一編址，即是看作是主存的延伸。與主存單獨編址：編址到設(shè)備級，即一個只有一個地址。編址到寄存級，即一個有多個地址。、指令系統(tǒng)優(yōu)化的趨勢（、）（）復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機)從編程角度出發(fā)希望指令系統(tǒng)中包含的指令盡可能多每條指令中的操作信息盡可能多。該類指令系統(tǒng)一般包含00指令。為提高機器效率，采用了向量化、超標量、超長指令字等技術(shù)。（）指令系統(tǒng)的發(fā)展趨勢早期：面向用戶編程，采用技術(shù)現(xiàn)代：面向系統(tǒng)、向高級語言靠近，采用技術(shù)（）實際上和均是當前的發(fā)展優(yōu)化趨勢第三章存儲器、存儲器的按工作原理和存取方式的分類（）物理原理分類：、磁芯、半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器、光盤存儲器、其它存儲器（存取方式的劃分隨機存取存儲（只讀存儲（、順序存取存儲器（）直接存取存儲器（）、存儲器的三級層次結(jié)構(gòu)及各層次的功能（）主存基本要求：隨機訪問、工作速度快、具有一定容量；功能：存放當前執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)。（）外存基本要求：容量大、成本低、一定的速度功能：長期保存數(shù)據(jù)；作為主存的外援存儲器。外存也可采用多級存儲結(jié)構(gòu)。（）基本要求：速度足夠快、一定容量功能：與主存的緩沖，匹配主存與的速度。內(nèi)容：是當前主存中最活躍數(shù)據(jù)的副本。內(nèi)容形成的依據(jù)：程序局部性原理：時間和空間局部性。、靜態(tài)與動態(tài)存儲器間的區(qū)別、動態(tài)存儲器為什么還需要刷新及刷新有分類（）根據(jù)信息表示方式分為：動態(tài)存儲器以電容中的電荷表示信息需動態(tài)刷新；靜態(tài)存儲器以雙穩(wěn)態(tài)信息。（）需動態(tài)刷新：因為動態(tài)存儲器是依靠電容上的存儲電荷暫存信息，而電容上存儲的電荷會逐漸減變?nèi)跛孕枰⑿?。（）刷新的分類：、集中刷新、分散刷新、異步刷新。、校驗碼：奇偶、循環(huán)校驗碼（）計算（）奇偶校驗：奇偶校驗：使校驗碼中的個數(shù)和為奇偶數(shù)主要用于主存校驗。例：有效信息：11，則奇校驗碼：110偶校驗碼：111（）循環(huán)校驗碼A、編碼原理：現(xiàn)假設(shè)有：有效信息：M ； 除數(shù)G此時，可選擇R作為校驗位，則MR即為校驗碼。B、校驗原理：（）G說明：以接收到的校驗碼除以約定的除數(shù)，若余數(shù)為則可認為接收到的數(shù)據(jù)是正確的。例：有效信息1，生成多項式樣1，求循環(huán)校驗碼解：有效信息1，即0生成多項式1即即0，即10（對1左移三位）1011101即的是：101循環(huán)校驗碼的來源余數(shù)與出錯序號間處理存在對應(yīng)模式，該模式只與只與碼制和生成多項式有關(guān)，與具體的碼字無關(guān)。生成多項式滿足的條件：任一位發(fā)生錯誤都應(yīng)使余數(shù)不為；不同的位發(fā)生的錯誤余數(shù)應(yīng)不同。用的生成多項式：CT：1E：1、存儲器的擴展位擴展：例：芯片組成8特點：片選信號連接在一起，二個芯片分別提供高低位的數(shù)據(jù)；芯片的地址線直接與按位連接。字擴展例：芯片組成4特點：AB高位地址通過譯碼形成芯片的片選信號；AB低位地址通過譯碼連接芯片的低位地址；綜合擴展例：芯片組成8、數(shù)據(jù)傳輸率的計算= 單位)、提高存儲性能（速度、容量）的措施、雙端口存儲器、并行主存系統(tǒng)、高速緩存、虛擬存儲、相聯(lián)存儲技術(shù)等。、高速緩存的功能及替換算法（）高速緩存的功能：提供的是與內(nèi)存的一個緩存。（）替換算法：先進先出算法近期最少使用算法)命中率=、與內(nèi)存在直接映像方式中怎樣將內(nèi)存地址轉(zhuǎn)換為地址A、直接映像B、全相聯(lián)映像C、組相聯(lián)映像。、虛擬存儲器的分類A、頁式虛存儲器B、段式虛擬存儲器C、段頁式虛擬存儲器。第四章CPU、為什么會產(chǎn)生溢出、及溢出的解決方法、正負溢出的概念（）產(chǎn)生溢出的原因：需表示的數(shù)據(jù)或運算結(jié)果超出了正常表示范圍（）溢出的解決方法：多符號位；（）正溢出：兩個正數(shù)相加而絕對值超出允許的表示范圍；（）負溢出：兩個負數(shù)相加而絕對值超出允許的表示范圍。、補碼加減法的依據(jù)補補補和補補補補。、串行和并行加法的原理串行加法原理如下：0；其中01·1⊕⊕1并行加法原理如下:00030·而⊕⊕.、一位原碼乘法的計算及運算特點數(shù)學原理：兩個原碼數(shù)相其乘積的符號為相乘兩數(shù)符號的異或數(shù)值等于兩數(shù)絕對值之積。假設(shè)原n，原，則有：原⊕]算法：假設(shè)n，，即均為正純小數(shù)n（+）（+）+)根據(jù)上述計算過程，可得算法如下：0（1（1.（1n（1積n運算特點符號位和絕對值分別獨立運算。、主機與外設(shè)間的連接方式（）輻射型（）總線型（）通道型、數(shù)據(jù)傳送方式（）以打印機為例說明中斷方式數(shù)據(jù)的傳輸過程（）方式的特點及應(yīng)用方式的特點：傳送速率快，操作簡單；應(yīng)用：高速外部設(shè)備與主存儲器之間的簡單批量數(shù)據(jù)傳送。中斷的響應(yīng)過程、區(qū)別中斷處理與中斷服務(wù)、中斷的響應(yīng)過程、區(qū)別中斷處理與中斷服務(wù)（）中斷的響應(yīng)過程①置位中斷優(yōu)先級有效觸發(fā)器，即關(guān)閉同級和低級中斷：②調(diào)用入口地址，斷點入棧，相當于L指令；③進入中斷服務(wù)程序。（）中斷處理就是執(zhí)行中斷服務(wù)程序，從中斷入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令為止此過程一般包括三部分內(nèi)容一是保護現(xiàn)場二是處理中斷源的請求，三是恢復(fù)現(xiàn)場。（）中斷服務(wù)是要完成處理的事務(wù)，用戶根據(jù)需要編寫中斷服務(wù)程序，程序中要注意將主程序中需要保護的寄存器內(nèi)容進行保護、控制器的功能內(nèi)部控制功能的寄存器及相應(yīng)的功能硬件系統(tǒng)時序?qū)哟蔚膭澐旨案鲗哟未蔚暮x控制器的分類及各自的優(yōu)缺點指令流程（和運算類雙操作數(shù)指令）微程序控制器的基本思想、內(nèi)部控制功能的寄存器及相應(yīng)的功能：程序計數(shù)器，用來指示指令在存儲器中的存放位置。指令寄存器用來存放當前正在執(zhí)行的指令它的輸出包括操作信息、地址信息等。程序狀態(tài)寄存器用來記錄現(xiàn)行程序的運行狀態(tài)和指示程序的工作方式。、 硬件系統(tǒng)時序?qū)哟蔚膭澐旨案鲗哟未蔚暮x指令周期執(zhí)行一條指令所需的時間一般由若個個機器周（工作周期）組成，是從取指令、分指令到執(zhí)行指令完所需的全部時間。工作周期：完成一個階段性的任務(wù)所需時間。時鐘周期：完成一個基本操作所需時間。定時脈沖啟?？刂七壿嫷臅r鐘脈沖（工作脈沖決定一個周期的長短）1、 控制器的分類及各自的優(yōu)缺點組合邏輯控制、優(yōu)點：思路簡單、可用于實現(xiàn)任一指令系統(tǒng)。、缺點：控制器的核心零亂、繁瑣，設(shè)計效率低，檢查調(diào)試困難。不易擴展和修改。微程序控制A、優(yōu)點：用規(guī)整的存儲邏輯結(jié)構(gòu)代替硬連邏輯，有利于設(shè)計自動化。易于修改與擴展，靈活，通用性強。適用性作素列機的控制器?？煽啃愿?，易于診斷與維護。B、缺點：速度慢，效率低。由于增加了相關(guān)的微程序控制部件，成本較高。、 指令流程（和運算類雙操作數(shù)指令）、T由目的操作數(shù)的尋址方式確定DT的指令流程：若目的數(shù)在內(nèi)存中，則將目的數(shù)的地址送到MAR；若目的數(shù)在R中，則省略。、T由源操作數(shù)、目的操作數(shù)的尋址方式及操作碼共同確定的指令流程。源數(shù)可在中或內(nèi)存中;目的數(shù)可在中或內(nèi)存中。由源數(shù)和目的數(shù)的位置可以有下列四種類型：（）雙操作數(shù)指令包括：、、、、。雙操作數(shù)指令的和的流程與指令完全相同。下面只描述及T的指令流程。、T由目的操作數(shù)的尋址方式確定DT的指令流程：若目的數(shù)在內(nèi)存中，則將目的數(shù)送到D；若目的數(shù)在R中，則省略。、T由源操作數(shù)、目的操作數(shù)的尋址方式及操作碼共同確定的指令流程。源數(shù)可在中或內(nèi)存中;目的數(shù)可在中或內(nèi)存中。由源數(shù)和目的數(shù)的位置可以有下列四種類型。其中：s表示源寄存器；d表示目的寄存器。、 微程序控制器的基本思想（）機器指令由微程序解釋；微程序由微指令組成，每條微指令中可包含多個微命令；微命令控制實現(xiàn)微操作。（）微指令以代碼微碼存儲在M中，該M稱為控制存儲器（。、 系統(tǒng)、總線的分類及接口的分類（）總線的分類A、按據(jù)傳送格式分類：串行總線；并行總線B、按時序控制方式分類：同步總線；異步總線（）接口的分類A、按數(shù)據(jù)傳送格式劃分并行接口：接口與系統(tǒng)總線及間均以并行方式傳送數(shù)據(jù)。串行接口：接口與間以串行方式，而與系統(tǒng)總線間以并行方式傳送數(shù)據(jù)。B、按時序劃分同步接口與同步總線連接的接口接口與系統(tǒng)總線間的數(shù)據(jù)傳送由統(tǒng)一的時序信號由或?qū)ｉT的系統(tǒng)總線時序信號控制。異步接口與異步總線連接的接口接口與系統(tǒng)總線間的傳送采用異步應(yīng)答的工作方式。C、按信息的傳送控制方式劃分中斷接口、DMA接口、磁盤存儲接口等。接口的基本功能尋址：將地址信息譯碼為或接口中的寄存器的選中信號。數(shù)據(jù)傳送與緩沖速度匹配)數(shù)據(jù)格式變換、電平變換等預(yù)處理控制邏輯：接口對主機發(fā)送的命令字進行解釋，并將產(chǎn)生的操作命令發(fā)送給；將及接口的狀態(tài)信息送回如在中斷接口中有中斷請求信號產(chǎn)生中斷屏蔽、優(yōu)先排隊等部件。、總線的概念及分時共享的含義、總線的組成總（是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計算機所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。總線是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是、內(nèi)存輸入輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道主機的各個部件通過總線相連接外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接從而形成了計算機硬件系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中各個部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計算機是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個功能部件的。、總線的仲裁方式當多個設(shè)備競爭總線時，由總線仲裁器進行仲裁，在微機中就是南北橋芯片組。仲裁方式分集中和競爭二種方式。（）集中式仲裁：分配原則是：優(yōu)先級高的設(shè)備可以剝奪優(yōu)先級低的設(shè)備的總線使用權(quán)。當仲裁器接收到總線請求時，就發(fā)出總線授權(quán)信號。設(shè)備的優(yōu)先級由設(shè)備和仲裁器的邏輯距離決定。當設(shè)備較多時，可采用分級仲裁方式。（）競爭式仲裁分配原則：優(yōu)先級不同的設(shè)備同時申請總線，則分配給高優(yōu)先級的設(shè)備；先來先占用誰先搶占總線只要該設(shè)備沒有釋放總線則其它優(yōu)先級高的設(shè)備不能強行占用總線。（）設(shè)備選擇電路是一個譯碼器，用于選擇接口中的某一個寄存器。（）命令字寄存器用于接收發(fā)送的命令字一般用于初始化接口如數(shù)據(jù)的輸入出方向、工作方式或等。（）狀態(tài)字寄存器用以記錄、反映設(shè)備與接口的運行狀態(tài)，作為執(zhí)行程序的依據(jù)。（）數(shù)據(jù)緩沖寄存器作為主機與間數(shù)據(jù)傳送的緩沖。其容量稱為緩沖深度若對緩沖深度要求較高則可采用半導(dǎo)體存儲器作為緩沖區(qū)。（）其它控制邏輯接口不同，則該邏輯不同，屬接口中不規(guī)整的部分，一般有如下部分：、中斷請求的產(chǎn)生B、與主機間的應(yīng)答邏輯C、控制時序，包括振蕩電路、分頻電路。面向設(shè)備的某些特殊邏輯如對機電性的設(shè)備所需的電機的啟動停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速，數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，電平信號的轉(zhuǎn)換等智能控制器功能復(fù)雜的接口常使用通用