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計算機組成原理 復(fù)習(xí)提綱2012 06 第1章概論 了解部分存儲程序的概念系列機和軟件兼容的概念計算機系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)實際機器與虛擬機器的概念理解部分五大基本部件的功能總線概念和總線的結(jié)構(gòu)硬件與軟件的關(guān)系計算機中主要性能指標基本字長 數(shù)據(jù)通路寬度 存儲容量 運算速度掌握CPU和主機這兩個術(shù)語的含義 第2章數(shù)據(jù)的機器層次表示 了解部分無符號數(shù)與帶符號數(shù)的區(qū)別真值和機器數(shù)的概念循環(huán)冗余校驗碼理解部分定點數(shù)的表示浮點數(shù)的表示及規(guī)格化浮點數(shù)的概念I(lǐng)EEE754浮點數(shù)標準常見的字符編碼方法 ASCII碼 8421BCD碼及與二 十進制的轉(zhuǎn)換 第2章數(shù)據(jù)的機器層次表示 掌握部分原碼 補碼 反碼表示法及轉(zhuǎn)換定點數(shù)的表示范圍浮點數(shù)的表示范圍漢字國標碼 區(qū)位碼 機內(nèi)碼及轉(zhuǎn)換8421BCD碼的特點奇偶校驗碼 海明碼檢錯的原理 第3章指令系統(tǒng) 了解部分指令的基本格式數(shù)據(jù)尋址的最終目的CISC和RISC的基本概念理解部分定長操作碼 擴展操作碼指令的特點指令中地址碼的位數(shù)與主存容量 最小尋址單位的關(guān)系常見尋址方式的特點立即尋址 直接尋址 寄存器尋址 間接尋址 寄存器尋址 變址尋址 相對尋址 第3章指令系統(tǒng) 掌握部分擴展操作碼指令的格式設(shè)計直接尋址 間接尋址 寄存器尋址 變址尋址 相對尋址中有效地址EA的計算進棧 出棧時棧指針的修改和數(shù)據(jù)的壓入和彈出 第4章數(shù)值的機器運算 了解部分常見的舍入操作方法溢出產(chǎn)生的原因運算器的基本結(jié)構(gòu)理解部分進位產(chǎn)生和進位傳遞的概念原碼一位乘法 補碼乘法運算方法浮點加 減法運算方法補碼的左移 右移運算方法 第4章數(shù)值的機器運算 掌握部分并行加法器不同進位方法的特點與區(qū)別定點加 減法運算方法3種溢出檢測方法補碼一位乘法補碼加減交替除法運算方法 第5章存儲系統(tǒng)與結(jié)構(gòu) 了解部分存儲器的各種分類方法存儲系統(tǒng)的兩個層次 cache 主存層次 主 輔層次主存儲器的基本結(jié)構(gòu)SRAM和SRAM的特點 區(qū)別并行交叉存儲技術(shù)虛擬存儲器的概念 第5章存儲系統(tǒng)與結(jié)構(gòu) 理解部分主存儲器有關(guān)術(shù)語 位 存儲字 存儲單元 存儲體主存儲器的主要技術(shù)指標ROM的分類主存儲器和CPU的讀寫操作 微操作序列 掌握部分主存儲器容量的各種擴展方法 存儲芯片的地址分配和片選信號的產(chǎn)生 主存儲器擴展的邏輯圖 第6章中央處理器 了解部分控制器的基本組成微程序設(shè)計技術(shù)理解部分CPU的功能CPU中的通用寄存器和專用寄存器的設(shè)置和作用指令周期 機器周期 時鐘周期的概念不同的控制方式 同步 異步和聯(lián)合方式一條指令執(zhí)行的基本過程 第6章中央處理器 理解部分微程序控制器的有關(guān)術(shù)語 微命令 微操作 微指令 微程序 微周期機器指令與微程序的關(guān)系各種微指令編碼法的特點微程序控制器的組成 熟悉其特有部件的作用流水線技術(shù) 時空圖 TP的計算掌握部分取指令周期的微操作序列 公共操作 組合邏輯控制器和微程序控制器的區(qū)別 第7章外部設(shè)備 了解部分外部設(shè)備的分類和作用光盤存儲器的類型和工作原理打印機的特點和分類顯示器的特點和分類字符顯示和圖形顯示的區(qū)別理解部分硬盤上的信息分布形式字符顯示器的顯示緩存VRAM和字庫中存儲信息的特點掌握部分硬盤存儲器技術(shù)參數(shù)的計算 第8章輸入輸出系統(tǒng) 了解部分接口的基本組成和類型外設(shè)的識別和端口尋址各種I O信息傳送控制方式的特點和適用范圍程序查詢方式的特點和工作流程程序中斷的基本類型中斷現(xiàn)場的保護和恢復(fù)方法通道的類型和結(jié)構(gòu) 第8章輸入輸出系統(tǒng) 理解部分I O接口和端口概念的區(qū)別中斷的基本概念程序中斷和調(diào)用子程序的區(qū)別進入中斷服務(wù)程序的方法 中斷向量法開中斷 關(guān)中斷的時機DMA方式和程序中斷方式的區(qū)別通道控制方式與DMA方式的區(qū)別3種總線判優(yōu)和仲裁方式的區(qū)別DMA傳送方法和DMA傳送過程 第8章輸入輸出系統(tǒng) 掌握部分CPU響應(yīng)中斷的3個條件中斷隱指令的特點以及它所完成的3個操作中斷屏蔽的概念 通過改變中斷屏蔽字實現(xiàn)中斷升級 考試題型 選擇題 20 填空題 15 判斷題 5 計算題 20 簡答題 20 主要是有關(guān)概念 比較等綜合題 20 除了計算題和簡答題外的題 時間安排 答疑時間2012年7月4日 20周星期三 下午3 00 5 0031號樓三樓教師休息室考試時間2012年7月5日 20周星期四 上午9 00 11 00教室 330304 復(fù)習(xí)思考題2 從軟 硬件交界面看 計算機層次結(jié)構(gòu)包括虛擬機器和實際機器兩大部分 系列機的研制必須保證軟件的向后兼容 按計算機指令流 數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)來分 天河一號 屬于多指令流 多數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu) 計算機系統(tǒng)的可靠性可以用MTBF來衡量 計算機的運算速度MIPS是指每秒能執(zhí)行操作系統(tǒng)的命令個數(shù) 錯 復(fù)習(xí)思考題3 若x y 則 x 原 y 原 若x y 則 x 補 y 補 若 x 原 80H 則x 十進制 若 x 反 80H 則x 十進制 若 x 補 80H 則x 十進制 設(shè)x為整數(shù)字長為8位 復(fù)習(xí)思考題4 浮點數(shù)的表示范圍取決于階碼的位數(shù) 若x y 則 x 移 y 移 對 當浮點數(shù)的尾數(shù)為補碼時 其為規(guī)格化數(shù)應(yīng)滿足的條件是尾數(shù)最高位與符號位不同 在浮點數(shù)中 當數(shù)據(jù)的絕對值太小 以至于小于所能表示的數(shù)據(jù)時 稱為浮點數(shù)的下溢 此時 計算機對其處理為置成機器零 在浮點數(shù)中 當數(shù)據(jù)的絕對值太大 以至于大于所能表示的數(shù)據(jù)時 稱為浮點數(shù)的上溢 此時 計算機對其處理為中止運算操作 復(fù)習(xí)思考題5 若某漢字的國標碼 3547H 則其機內(nèi)碼 B5C7H 區(qū)位碼 1527H 奇校驗碼可以檢查出奇數(shù)位錯誤 偶校驗碼可以檢查出偶數(shù)位錯誤 錯 交叉校驗的橫向校驗和縱向校驗必須是同為奇校驗或同為偶校驗 對 交叉校驗可以檢出一個數(shù)據(jù)塊同一字節(jié)的雙錯 糾正一位的錯誤 對 復(fù)習(xí)思考題6 指令格式中的操作碼字段用來表征指令的操作特性與功能 指令格式的地址碼字段 通常用來指令參與操作的操作數(shù)或其地址 一條指令中的操作數(shù)地址 可以有0 1 2 3 4個 若指令系統(tǒng)中操作碼占用8位二進制碼時 則這臺計算機最多允許256條指令 復(fù)習(xí)思考題7 根據(jù)操作數(shù)所在的位置 指出下列尋址方式 操作數(shù)在寄存器中 為 尋址方式 操作數(shù)地址在寄存器中 為 尋址方式 操作數(shù)在指令中 為 尋址方式 操作數(shù)的地址在指令中 為 尋址方式 操作數(shù)地址為某寄存器與位移量之和 則可以是 和 尋址方式 尋址方式獲得數(shù)據(jù)的速度最快 尋址方式獲得數(shù)據(jù)的速度最慢 復(fù)習(xí)思考題8 RISC的中文含義是精簡指令系統(tǒng)計算機 CISC的中文含義是復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機 指令的順序?qū)ぶ贩绞绞侵赶乱粭l指令的地址由程序計數(shù)器給出 控制類指令的功能是控制程序的執(zhí)行順序 并使程序具有測試 分析與判斷的能力 堆棧是一種特殊的數(shù)據(jù)尋址方式 基于原理 按結(jié)構(gòu)不同 分為寄存器堆棧和存儲器堆棧 寄存器存儲器堆棧的棧指針SP指向棧頂 錯 軟進棧操作是指將內(nèi)容寫入堆棧指針SP 對 自底向上生成的軟堆棧 出棧時應(yīng)先將棧頂數(shù)據(jù)彈出 再修改棧指針 對 復(fù)習(xí)思考題9 當譯碼器有4個輸入端時 其輸出端有 個 它在任一時刻有 個有效輸出 影響并行加法器速度的關(guān)鍵因素是 和 若串行進位的8位并行加法器的一級全加器的延遲時間為2ty 則C8最長延遲時間為 若先行進位的8位并行加法器的一級全加器的延遲時間為2ty 則C8最長延遲時間為 復(fù)習(xí)思考題10 對二進制數(shù) 若小數(shù)點右移1位 則數(shù)值乘以2 已知 X 2 補 C6H 設(shè)機器字長為8位 則 X 補 8CH 若兩個數(shù)值位為n位長的定點數(shù) 采用原碼算法實現(xiàn)乘法運算 則乘積的數(shù)值有2n位 其符號位由異或運算決定 復(fù)習(xí)思考題11 X Y為定點二進制數(shù) 其格式為1位符號位 n位數(shù)值位 若采用Booth補碼一位算法實現(xiàn)乘法運算 則最多需要做加法運算n次 移位n 1次 若浮點數(shù)用補碼表示 判斷運算結(jié)果是否是規(guī)格化數(shù)的方法是根據(jù)尾數(shù)兩個符號位和最高數(shù)值位不同 當定點運算發(fā)生溢出時 應(yīng)進行中止運算操作 上溢 計算機不作處理 置成機器零 下溢 兩個浮點數(shù)相加 若尾數(shù)相加或階碼出現(xiàn)溢出 則表示浮點數(shù)相加發(fā)生溢出 錯 浮點數(shù)運算時尾數(shù)相加時產(chǎn)生的溢出不是真正的溢出 可通過右規(guī)作出調(diào)整 當浮點數(shù)運算階碼發(fā)生溢出時 計算機需停止運算 做溢出中斷處理 對 復(fù)習(xí)思考題12 運算器雖有許多部分組成 但核心部件是ALU 定點運算器的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)共有單總線結(jié)構(gòu) 雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)三種 4位ALU芯片74181能完成16種算術(shù)運算和16種邏輯運算 從存儲器接到R W命令到完成R W操作的時間稱為存儲器的存儲時間 對存儲器的要求是存儲容量大 存取速度快 價格低 為了解決這三方面的矛盾 計算機采用多層次存儲體系結(jié)構(gòu) 關(guān)于主存的敘述中 判斷下列說法的對錯 1 CPU可直接訪問主存 也能直接訪問輔存 錯 2 主存的存取速度可與CPU匹配 錯 3 主存比輔存容量小 但存取速度快 對 復(fù)習(xí)思考題13 對16K 8位存儲器芯片 其地址線有14條 數(shù)據(jù)線有8條SRAM與DRAM相比 速度較高的是SRAM主存使用的是DRAM需要刷新和再生的是DRAM若RAM芯片有1024個單元 用單譯碼方式 地址譯碼器有1024條輸出線用雙譯碼方式 地址譯碼器最少有64條輸出線EPROM是指可擦除可編程存儲器 復(fù)習(xí)思考題14 某計算機字長32位 其存儲容量為4MB 若按字編址 它的尋址范圍是1M 4MB 32b 若按字節(jié)編址 它的尋址范圍是4M 4MB 8b 如用16K 4的芯片組成64K 8位的存儲器16K 4的芯片有地址線14條 64K 8存儲器有地址線16條 數(shù)據(jù)線8條 需要8塊16K 4的芯片來組成64K 8存儲器用于片選的地址有2 16 14 AB相減 位 它們是A14 A15 主存與CPU的硬連接有地址總線 AB 數(shù)據(jù)總線 DB 和控制總線 CB 三組連線 MAR 存儲器地址寄存器 和MDR 儲存器數(shù)據(jù)寄存器 是主存和CPU之間的接口 復(fù)習(xí)思考題15 若4體交叉存儲器中每個模塊均為64K 16 且存取周期為500ns 則在500ns內(nèi)該存儲器最多可向CPU提供 位的二進制信息 在存儲器層次結(jié)構(gòu)中 主存 cache層次是為了解決 問題而設(shè)立的 虛擬存儲器是為了解決 問題而設(shè)立的這兩個層次的設(shè)立均是基于 原理 主存 cache的地址映射有三種 它們分別是 和 PentiumPC中主存 cache層次采用 級cache結(jié)構(gòu) 片內(nèi)的主存 cache的地址映射采用 方式 復(fù)習(xí)思考題16 CPU由運算器和控制器組成 CPU中專用的寄存器有程序計數(shù)器 存儲器地址寄存器 存儲器數(shù)據(jù)寄存器 指令寄存器和狀態(tài)標志寄存器 生成微操作控制信號的方法有三種 它們分別是組合邏輯型 存儲邏輯型和組合邏輯與存儲邏輯結(jié)合型 為了執(zhí)行任何給定的指令 必須對指令操作碼進行測試 以便識別所要求的操作 CPU中的譯碼器就是完成這項工作的 在PC機中 CPU周期又稱為機器周期 總線周期 指令周期是指CPU從主存中讀出一條指令的時間 錯 復(fù)習(xí)思考題17 取指周期的操作與指令的操作碼無關(guān) 對 在微程序控制的計算機中 控制存儲器CM是用來存放微程序的 假設(shè)某計算機共有100個微命令 若用直接控制法 微指令的操作控制字段要有100位 最短編碼法 則操作控制字段需要7位 字段直接編碼法 若3位為一段 則操作控制字段為45位 采用微程序控制器是為了提高速度 錯 重疊控制可以提高系統(tǒng)的吞吐率 但在控制過程中要解決訪存沖突 遇到條件轉(zhuǎn)移指令和數(shù)相關(guān)問題 復(fù)習(xí)思考題18 設(shè)某計算機采用5級指令流水線 若每級執(zhí)行時間是 t 則此流水線理想狀態(tài)下的吞吐率TP 1 t 連續(xù)執(zhí)行10條指令 至少需時間 14 t RISC普遍采用微程序控制器產(chǎn)生微命令 硬連線 錯 重疊控制并不能加快一條指令的實現(xiàn) 但能加快相鄰兩條指令以至一段程序的執(zhí)行 對 計算機的外部設(shè)備是指除主機外圍繞著主機設(shè)置的各種硬件裝置 復(fù)習(xí)思考題19 在調(diào)頻制記錄方式中 是利用寫電流的頻率來寫0或1的 在調(diào)相制 PE 中 記錄 1 時 寫電流在位周期中間由負變正 若磁盤的轉(zhuǎn)速提高一倍 則磁盤的平均等待時間減半 磁盤存儲器中 在記錄面上一條條磁道形成一個個同心圓 越往內(nèi)側(cè) 磁道的編號越小 錯 不同編號的磁道長度不同 扇區(qū)數(shù)也不同 分區(qū)域記錄技術(shù) 對 硬盤的柱面數(shù)與硬盤的磁頭數(shù)有關(guān) 錯 一個記錄面的磁道數(shù)與磁盤的扇區(qū)數(shù)有關(guān) 錯 復(fù)習(xí)思考題20 為提高存儲器存取效率 同一文件的信息塊在安排磁盤信息分布時 通常被安排在不同柱面的同一扇區(qū)上 錯 放在同一柱面上磁盤和光盤都是直接存取設(shè)備 錯 單倍速光驅(qū)所指的數(shù)據(jù)傳輸率為150KB s 容量最大的DVD ROM采用的記錄格式是雙層雙面 存儲容量達到17GB 分辨率越高 鼠標移動距離就越長 錯 漢字打印機是帶有漢字庫的打印機 對 復(fù)習(xí)思考題21 字符顯示器中VRAM用來存放字符ASCII碼 CRT分辨率為1024 1024像素 像素的顏色數(shù)為256色 則VRAM的容量至少為1MB 行頻是指每秒鐘屏幕重復(fù)繪制顯示畫面的次數(shù) 錯 場頻分辨率越高 圖像顯示越清晰 圖象可能變得更大 錯 圖像越小如有一臺CRT顯示器的分辨率為1024 1024 若刷新率為80Hz 則視頻帶寬為80MHz 錯 要乘以1 344 復(fù)習(xí)思考題22 主機和外設(shè)之間需要交換的信息有數(shù)據(jù)信息 控制信息 狀態(tài)信息 聯(lián)絡(luò)信息和外設(shè)識別信息 I O端口地址就是主機與外設(shè)直接通信的地址 對 一個I O接口至少包含兩個或兩個以上的端口 對 I O端口的編址方式有獨立編址 統(tǒng)一編址兩種 主機與外備采用程序查詢方式傳送數(shù)據(jù)時 主機與設(shè)備是串行工作的 在I O控制方式中 主要由軟件實現(xiàn)的控制方式為程序查詢方式和程序中斷方式 復(fù)習(xí)思考題23 中斷隱指令屬于指令系統(tǒng) 所以用戶可以使用它 錯CPU響應(yīng)中斷的時刻是執(zhí)行完每條指令時 在中斷服務(wù)程序中 保護和恢復(fù)現(xiàn)場之前 需要關(guān)中斷 在80X86中斷系統(tǒng)中 中斷源給出的向量地址是中斷服務(wù)程序的入口地址 錯 中斷響應(yīng)次序是由硬件決定的 無法改變 對 CPU響應(yīng)DMA的時刻是每個機器周期結(jié)束時 當中斷源發(fā)出中斷請求后 若CPU為開中斷 則在當前指令執(zhí)行完畢后 CPU將會響應(yīng)中斷 錯 由于中斷屏蔽 中斷源發(fā)出請求 CPU不一定可以接收到 復(fù)習(xí)思考題24 在中斷服務(wù)程序中 保護和恢復(fù)現(xiàn)場之前 需要 中斷 中斷響應(yīng)次序是由硬件決定的 無法改變 在不改變中斷響應(yīng)次序的條件下 通過改寫 可以改變中斷處理的次序 DMA方式在 之間建立一條直接數(shù)據(jù)通路 CPU響應(yīng)DMA的時刻是 DMA傳送方式有 和 通道是一個具有特殊功能的 它有自己的