《計算機組成原理》復(fù)習提綱答案版.doc

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1、如果里面有個別錯別字，大家看出來了就自己改過來吧。老了，眼花了。計算機組成原理復(fù)習提綱第一章：緒論1、 存儲程序概念（基本含義）。P3 計算機（指硬件）應(yīng)由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成； 計算機內(nèi)部采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)； 將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再啟動計算機工作2、馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)的核心思想是什么？存儲程序控制3、主機的概念（組成部件是哪些？）中央處理器（運算器和控制器）和主存儲器4、計算機的五大基本部件有哪些？輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，存儲器，運算器，控制器5、 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)的存儲器的設(shè)計思想各是什么？P9程序存儲、程序控制馮諾依

2、曼結(jié)構(gòu)也稱普林斯頓結(jié)構(gòu)，是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結(jié)構(gòu)。指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置。哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。CPU首先到指令存儲器中讀取指令內(nèi)容，譯碼后得到數(shù)據(jù)地址，再到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中讀取數(shù)據(jù)，并進行下一步的操作（通常是執(zhí)行）Cache和主存儲器分別是采用的哪種設(shè)計思想？ Cache采用哈佛結(jié)構(gòu)，主存儲器采用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)6、 計算機系統(tǒng)是有軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成的。7、 現(xiàn)代個人PC機在總線結(jié)構(gòu)上基本上都采用的是單總線結(jié)構(gòu)，根據(jù)所傳送的信息類型不同又可分為哪三類總線？地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線第二章

3、：數(shù)據(jù)的機器層表示1、定點小數(shù)表示范圍（原碼、補碼）原碼定點小數(shù)表示范圍為：-(1-2-n)(1-2-n)補碼定點小數(shù)表示范圍為：-1(1-2-n)2、 定點整數(shù)表示范圍（原碼、補碼） 原碼定點整數(shù)的表示范圍為：-(2n-1)(2n-1)補碼定點整數(shù)的表示范圍為：-2n (2n-1)3、浮點數(shù)表示范圍 PPT374、規(guī)格化的浮點數(shù)5、階碼的移碼表示6、IEEE 754浮點數(shù)標準本章復(fù)習范圍為ftp上第二章的作業(yè)題的1、2、3、4題。第三章：指令系統(tǒng)1、指令的基本格式（OP字段和地址字段組成）。2、指令的地址碼結(jié) 構(gòu)（3、2、1、0地址指令的區(qū)別）3、非規(guī)整型指令的 操作碼（擴展操作碼）4、編址

4、方式（字編址、字節(jié)編址、位編址。哪種編址方式能支持單字節(jié)訪問？哪幾種是有地址空間浪費的？位編址）5、指令中地址碼的位數(shù)是和主存容量（尋址空間）、最小尋址單位有關(guān)的。6、常見數(shù)據(jù)尋址方式的特點：立即尋址、直接尋址、間接尋址、相對尋址、變址尋址、頁面尋址7、各種數(shù)據(jù)尋址方式的速度區(qū)別？（課件P56）由快到慢：立即尋址 0寄存器，0內(nèi)存 寄存器尋址 1寄存器，0內(nèi)存 直接尋址 0寄存器，1內(nèi)存 寄存器間接尋址 1寄存器，1內(nèi)存 頁面尋址 1寄存器，1拼接，1內(nèi)存 變址尋址（基址尋址、相對尋址） 1寄存器，1ALU運算，1內(nèi)存 一級間接尋址 0寄存器，2內(nèi)存 多級間接尋址 0寄存器，2以上內(nèi)存8、各種

5、尋址方式的有效地址EA的計算 直接尋址EA=A、間接尋址EA=(A)、變址尋址EA=A+(RX)、基址尋址EA=(Rb)+D、 頁面尋址EA=0A或EA=(PC)HA、相對尋址EA=(PC)+D9、 什么是精簡指令系統(tǒng)（RISC）？ 精簡指令系統(tǒng)(RISC)方案 顧名思義，它是一個精簡的指令系統(tǒng)。從而提高了微理器的效率，但需要更復(fù)雜的外部程序。RISC系統(tǒng)通常比CISC系統(tǒng)要快。他的80/20規(guī)則促進了RISC體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)。 大多數(shù)臺式微處理器方案如Intel和Motorola芯片都采用CISC方案；工作站處理器加MIDS芯片DEC Alpha和IBM RS系列芯片均采用RISC體系結(jié)構(gòu)。當

6、前和將來的處理器方案似乎更傾向于RISC。10、輸入輸出設(shè)備的兩種編址方式：獨立編址I/O、統(tǒng)一編址I/O。本章練習題目范圍為ftp上第三章的作業(yè)題的1、2、3、4、5、6題。第四章：數(shù)值的及其運算1、已知Y補求-Y補的方法（連同符號位按位取反加一）。 P962、雙符號位補碼的溢出判斷與檢測方法（兩個符號位異號）。雙符號位的含義如下： Ss1Ss2=00 結(jié)果為正數(shù)，無溢出 Ss1Ss2=01 結(jié)果正溢 Ss1Ss2=10 結(jié)果負溢 Ss1Ss2=11 結(jié)果為負數(shù)，無溢出3、掌握補碼的左移、右移運算方法。正負數(shù)符號位都不變正數(shù)的補碼右移后的空出位一律以0補入負數(shù)的補碼左移后的空出位補0，右移后

7、的空出位補14、掌握補碼一位乘法運算方法。P106例4-95、掌握補碼加減交替 除法運算方法 p116例4-13 第五章：存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)1、計算機的存儲系統(tǒng)包括什么？高速緩沖存儲器，主存儲器，輔助存儲器2、存儲器分類：按存取方式分類可分為？隨機存取存儲器RAM, 只讀存儲器ROM，順序存取存儲器SAM，直接存取存儲器DAM，按信息的可保存性分類可分為？易失性存儲器，非易失性存儲器3、存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)可分為Cache主存層次和主輔存層次。他們各是為了解決什么問題而產(chǎn)生的？Cache主存層次是為解決主存速度不足而提出來的，主輔存層次是為解決主存容量不足而提出來的。4、掌握字節(jié)編址存儲器的各種訪問方

8、法 ， 將不同長度的數(shù)據(jù)按要求存放在存儲器中P144-145。不浪費存儲器資源的存放方法，從存儲字的起始位置開始存放方法，邊界對齊的數(shù)據(jù)存放方法5、SRAM和DRAM的讀寫速度比較？SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗也比較大。DRAM集成度高，功耗小，但存取速度慢。高速緩沖器和主存儲器各是采用了二者中哪種來制作的？高速緩沖器采用SRAM，主存儲器采用DRAM6、動態(tài)RAM（DRAM）的三種刷新方式各是什么？集中式，分散式，異步式8、 主存容量的擴展：字擴展，位擴展，同時擴展。存儲芯片的地址分配和片選。P157位擴展指只在位數(shù)方向擴展（加大字長），而芯片的字數(shù)和存儲器的字數(shù)是一致的。位擴展的

9、連接方式是將各存儲芯片的地址線、片選線和讀/寫線相應(yīng)地并聯(lián)起來，而將各芯片的數(shù)據(jù)線單獨列出。字擴展是指僅在字數(shù)方向擴展，而位數(shù)不變。字擴展將芯片的地址線、數(shù)據(jù)線、讀/寫線并聯(lián)，由片選信號來區(qū)分各個芯片。同時擴展是指當構(gòu)成一個容量較大的存儲器時，往往需要在字數(shù)方向和位數(shù)方向上同時擴展，這將是前兩種擴展的組合。CPU要實現(xiàn)對存儲單元的訪問，首先要選擇存儲芯片，即進行片選；然后再從選中的芯片中依地址碼選擇出相應(yīng)的存儲單元，以進行數(shù)據(jù)的存取，這稱為字選。片內(nèi)的字選是由CPU送出的N條低位地址線完成的，地址線直接接到所有存儲芯片的地址輸入端（N由片內(nèi)存儲容量2N 決定），而片選信號則是通過高位地址得到的

10、。實現(xiàn)片選的方法可分為3種：即線選法、全譯碼法和部分譯碼法。課后題P184-185 5-10,5-11，ftp上第三章的作業(yè)題的1、2第六章：中央處理器1、中央處理器的組成包括哪些部件？運算器和控制器2、控制器有哪幾種控制方式？各有何特點？對指令流的控制：指令流出的控制指令分析與執(zhí)行的控制 指令流向的控制3、中央處理器有哪些專用寄存器？各完成什么功能？程序計數(shù)器（PC）、指令寄存器（IR）、存儲器地址寄存器（MAR）、存儲器數(shù)據(jù)寄存器（MDR）、狀態(tài)標志寄存器（PSWR）程序計數(shù)器用來存放正在執(zhí)行的指令地址或接著要執(zhí)行的下條指令地址指令寄存器用來存放從存儲器中取出的指令存儲器地址寄存器用來保存

11、當前CPU所訪問的主存單元的地址存儲器數(shù)據(jù)寄存器用來暫時存放由主存儲 器讀出的一條指令或一個數(shù)據(jù)字；反之，當向主存存入一條指令或一個數(shù)據(jù)字時，也暫時將它們存放在存儲器數(shù)據(jù)寄存器中。狀態(tài)標志寄存器用來存放程序狀態(tài)字的。程序狀態(tài)字的各位表征程序和機器運行的狀態(tài)4、控制器的硬件實現(xiàn)方法中，組合邏輯控制器和微程序控制器的區(qū)別？組合邏輯型這種控制器稱為常規(guī)控制器或硬布線控制器，它是采用組合邏輯技術(shù)來實現(xiàn)的，其微操作序列形成部件是由門電路組成的復(fù)雜樹形網(wǎng)絡(luò)。組合邏輯控制器的最大優(yōu)點是速度快，但是微操作信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)不規(guī)整，使得設(shè)計、調(diào)試、維修較困難，難以實現(xiàn)設(shè)計自動化。微程序控制器它是采用存儲邏輯來實現(xiàn)

12、的，也就是把微操作信號代碼化，使每條機器指令轉(zhuǎn)化成為一段微程序并存入一個專門的存儲器（控制存儲器）中，微操作控制信號由微指令產(chǎn)生。它具有設(shè)計規(guī)整、調(diào)試、維修以及更改、擴充指令方便的優(yōu)點，易于實現(xiàn)自動化設(shè)計，已成為當前控制器的主流。但是，由于它增加了一級控制存儲器，所以指令執(zhí)行速度比組合邏輯控制器慢。5、什么是三級時序系統(tǒng)？指令周期、機器周期、節(jié)拍和工作脈沖之間的關(guān)系是什么？機器周期、節(jié)拍、工作脈沖為三級時序系統(tǒng)時間從長到短的關(guān)系6、一條指令的運行過程可分為幾個階段？其中哪個階段屬于公共操作？取指令階段、分析取數(shù)階段和執(zhí)行階段取指令階段7、掌握取指令階段的微指令操作序列。P2018、理解微程序控

13、制的有關(guān)術(shù)語（如微命令 、微操作、微指令、微程序等），并掌握微程序和普通的程序指令之間的關(guān)系。課件P74一條機器指令可以分解成一個微操作序列，這些微操作是計算機中最基本的、不可再分解的操作。微命令是控制計算機各部件完成某個基本微操作的命令。微命令和微操作是一一對應(yīng)的。微命令是微操作的控制信號，微操作是微命令的操作過程微指令是指控制存儲器中的一個單元的內(nèi)容，即控制字，它是若干個微命令的集合。存放控制字的控制存儲器的單元地址就稱為微地址。一條微指令通常至少包含兩大部分信息： 操作控制字段，又稱微操作碼字段，用以產(chǎn)生某一步操作所需的各微操作控制信號。 順序控制字段，又稱微地址碼字段，用以控制產(chǎn)生下一

14、條要執(zhí)行的微指令地址。9、理解微程序控制計算機的兩個層次（傳統(tǒng)機器層和微程序?qū)樱㏄203頁最下面。微程序控制的計算機涉及到兩個層次：一個是機器語言或匯編語言程序員所看到的傳統(tǒng)機器層，包括：機器指令、工作程序、主存儲器；另一個是機器設(shè)計者看到的微程序?qū)樱ǎ何⒅噶?、微程序和控制存儲器?、 微指令編碼法有哪三種？哪種編碼方法指令字最長？哪種最短？哪種編碼方法并行性最好？哪種最差？在字段編碼法中，我們是將兼容性的微指令放在同一字段還是將互斥性的微指令放在同一字段？1. 直接控制法（不譯碼法），2.最短編碼法，3.字段編碼法2. 直接控制法指令字長最長，結(jié)構(gòu)簡單，并行性強，操作速度快，最短編碼法的

15、微指令字長最短，微命令數(shù)目越多，譯碼器就越復(fù)雜3. 在字段編碼法中，互斥的在同一字段，兼容的在不同字段例題：單總線中央處理器的邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示,部件中數(shù)據(jù)傳輸方向由圖中箭頭標示。IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器（具有自增功能），M為主存，MAR為主存地址寄存器，MDR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器， R0R3是通用寄存器，擬出加法指令A(yù)DD R1, （R2） ；R1+（R2） R1 的讀取和執(zhí)行流程。其中R1表示寄存器尋址，（R2）表示寄存器間接尋址。課后題P234 6-14第七章：外部設(shè)備1、掌握磁介質(zhì)存儲器的主要技術(shù)指標（記錄密度 ， 存儲容量 ， 平均存取時間 ， 數(shù)據(jù)傳送率）。1.記錄密度是指磁介

16、質(zhì)存儲器單位長度或單位面積磁層表面所能存儲的二進制信息量。通常以道密度和位密度表示，也可用兩者的乘積面密度來表示存儲容量是指整個磁介質(zhì)存儲器所能存儲的二進制信息的總量，一般用位或字節(jié)為單位表示，它與存儲介質(zhì)尺寸和記錄密度直接相關(guān)磁盤的平均存取時間Ta ，由平均尋道時間Ts 和平均等待時間Tw 組成磁介質(zhì)存儲器在單位時間內(nèi)向主機傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)或字節(jié)數(shù)，稱為數(shù)據(jù)傳送率Dr ，單位為位/秒或字節(jié)/秒。2、掌握硬盤存儲器技術(shù)參數(shù)的計算。P2513、掌握格式化容量和非格式化容量的區(qū)別以及各自的參數(shù)計算方法。格式化實際上就是在磁盤上劃分記錄區(qū)，寫入各種標志信息和地址信息，這些信息占用了磁盤的存儲空間，故格

17、式化之后的有效存儲容量要小于非格式化容量。非格式化容量最大位密度最內(nèi)圈磁道周長總磁道數(shù)格式化容量每道扇區(qū)數(shù)扇區(qū)容量總磁道數(shù)4、格式化容量是以扇區(qū)為基本存儲單位的。P295 課后題 7-6,7-7,7-8第八章：輸入輸出系統(tǒng)1、接口是有哪三部分組成的？外設(shè)識別，數(shù)據(jù)或命令狀態(tài)，控制電路2、接口與端口的區(qū)別。端口是指接口電路中可以進行讀/寫的寄存器，若干個端口加上相應(yīng)的控制邏輯電路才組成接口。3、輸入輸出信息的傳送控制方式有哪幾種？程序查詢方式，程序中斷方式，直接存儲器存?。―MA）方式，I/O通道控制方式4、程序查詢方式的工作流程。PPT34(1) 預(yù)置傳送參數(shù)(2) 向I/O接口發(fā)命令字(3)

18、 從I/O接口取回狀態(tài)字(4) 查詢外設(shè)標志(5) 傳送數(shù)據(jù)(6) 修改傳送參數(shù)(7) 判斷傳送是否結(jié)束5、程序中斷和調(diào)用子程序有什么區(qū)別？ 子程序的執(zhí)行是由程序員事先安排好的（由一條調(diào)用子程序指令轉(zhuǎn)入），而中斷服務(wù)程序的執(zhí)行則是由隨機的中斷事件引起的； 子程序的執(zhí)行受到主程序或上層子程序的控制， 而中斷服務(wù)程序一般與被中斷的現(xiàn)行程序毫無關(guān)系； 不存在同時調(diào)用多個子程序的情況，但有可能發(fā)生多個外設(shè)同時請求CPU為自己服務(wù)的情況。6、什么是向量中斷？向量中斷是指那些中斷服務(wù)程序的入口地址是由中斷事件自己提供的中斷。中斷事件在提出中斷請求的同時，通過硬件向主機提供中斷服務(wù)程序入口地址，即向量地址。

19、非向量中斷的中斷事件不能直接提供中斷服務(wù)程序的入口地址，而由CPU 查詢之后得到7、CPU響應(yīng)中斷的條件有哪些？(1) CPU接收到中斷請求信號(2) CPU允許中斷(3) 一條指令執(zhí)行完畢8、什么是中斷隱指令？它完成的操作有哪些？CPU響應(yīng)中斷之后，經(jīng)過某些操作，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 這些操作是由硬件直接實現(xiàn)的，我們把它稱為中斷隱指令。中斷隱指令并不是指令系統(tǒng)中的一條真正的指令，它沒有操作碼，所以中斷隱指令是一種不允許、也不可能為用戶使用的特殊指令。(1) 保存斷點(2) 暫不允許中斷(關(guān)中斷)(3)引出中斷服務(wù)程序9、如何使計算機具備多重中斷（中斷嵌套）的能力？要使計算機具有多重中斷的能

20、力，首先要能保護多個斷點，先發(fā)生的中斷請求的斷點，先保護后恢復(fù)；后發(fā)生的中斷請求的斷點，后保護先恢復(fù)，堆棧的先進后出特點正好滿足多重中斷這一先后次序的需要，同時在CPU進入某一中斷服務(wù)程序之后，系統(tǒng)必須處于開中斷狀態(tài)，否則中斷嵌套是不可能實現(xiàn)的。10、理解中斷屏蔽和中斷升級的原理。PPT71，72中斷屏蔽：中斷源發(fā)出中斷請求之后，這個中斷請求并不一定能真正送到CPU去，在有些情況下，可以用程序方式有選擇地封鎖部分中斷，這就是中斷屏蔽。中斷升級：中斷屏蔽字的另一個作用是可以改變中斷優(yōu)先級，將原級別較低的中斷源變成較高的級別，我們稱之為中斷升級。這實際上是一種動態(tài)改變優(yōu)先級的方法。11、掌握中斷處

21、理的全過程。P321 圖8-1812、DMA方式和中斷的區(qū)別？ 中斷方式是程序切換，需要保護和恢復(fù)現(xiàn)場，每傳數(shù)據(jù)塊中的一個數(shù)據(jù)都要中斷一次（占用CPU資源）；而DMA方式除了開始和結(jié)尾時，不占用CPU的任何資源（中斷一次）。 對中斷請求的響應(yīng)只能發(fā)生在每條指令執(zhí)行完畢時；而對DMA請求的響應(yīng)可以發(fā)生在每個機器周期結(jié)束時。 中斷傳送過程需要CPU的干預(yù)；而DMA傳送連續(xù)地址數(shù)據(jù)過程不需要CPU的干預(yù)，故數(shù)據(jù)傳送速率非常高，適合于高速外設(shè)的成組數(shù)據(jù)傳送。 DMA請求的優(yōu)先級高于中斷請求。 中斷方式具有對異常事件的處理能力；而DMA方式僅局限于完成傳送信息塊的I/O操作。13、通道控制方式和DMA方

22、式的區(qū)別？ DMA控制器是通過專門設(shè)計的硬件控制邏輯來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳送的控制；而通道則是一個具有特殊功能的處理器，它具有自己的指令和程序，通過執(zhí)行一個通道程序?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)傳送的控制，故通道具有更強的獨立處理數(shù)據(jù)輸入/輸出的功能。 DMA控制器通常只能控制一臺或少數(shù)幾臺同類設(shè)備；而一個通道則可以同時控制許多臺同類或不同類的設(shè)備14、按照輸入輸出信息的傳送方式，通道可以分為哪三類？其中哪種通道用于連接與管理多臺低速設(shè)備？為什么？哪種方式適用于主機與單個高速外設(shè)之間進行簡單的數(shù)據(jù)塊傳送？為什么？（1）字節(jié)多路通道（2）選擇通道（3）數(shù)組多路通道字節(jié)多路通道是一種簡單的共享通道，用于連接與管理多臺低速設(shè)備

23、，以字節(jié)交叉方式傳送。一個字節(jié)多路通道包括多個按字節(jié)方式傳送信息的子通道，每個子通道可以獨立的執(zhí)行通道程序。各個子通道可以并行工作，但是所有子通道的的控制部分是公用的，各個子通道可以分時地使用控制部分。選擇同道又稱高速設(shè)備，在物理上它可以連接多個不能同時工作的設(shè)備，在一段時間內(nèi)，通道只能選擇一臺設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳說，此時該設(shè)備占用整個通道。P348-349 8-16,8-17,8-18,8-19,8-20上面就是為大家總結(jié)的復(fù)習提綱，里面的知識點和練習題目都給出來了。希望大家對照著復(fù)習提綱，再參照課件和課本來具體復(fù)習。這門課的知識點很多，這已經(jīng)是縮得不能再縮了，如果里面有什么不懂地方，大家可以討論下，或者來辦公室B5-106來問我。祝大家考個好成績。考試題型：選擇題：10分 判斷題：10分 填空題：15分 簡答題：20分 計算題：20分 設(shè)計題：20分所有的提醒在復(fù)習提綱里和所指定的習題里都有了。