计算机组成原理复习笔记
第一章计算机系统概论
1. 计算机分类：模拟计算机、数字计算机。
2. 数字计算机分类：专用计算机、通用计算机。
3. 通用计算机分类：巨型机、大型机、小型机、微型机、单片机。
4. 计算机的应用：科学计算、自动控制、测量和测试、辅助设计/分析/制造/教学、信息处理、智能模拟。
5. 数字计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
6. 通常，计算机用总线连接各大部件，系统总线包括：数据总线（DBUS）、控制总线（CBUS）、地址总线（ABUS）。
7. CPU由运算器和控制器组成，负责数据加工、数据运算和指挥各部件有序有效工作。
8. 计算机的存储器是一个存储体系，可由三级存储器构成：主存、外存、Cache。
9. 微机中，存储器容量常以字节为单位计量，常用单位有：KB、MB、GB、TB，这里的K是Kilo（千）的缩写，但它表示
。换算关系如下：
1024 B = 1KB
1024 KB = 1MB
1024 MB = 1GB
1024 GB = 1TB
10. 计算机的主存储器由两类存储器构成：随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）。
11. Cache可以分为CPU片内Cache（主高速缓存）和CPU片外Cache（次高速缓存），片外的比片内的稍慢，但都比主存快得多，CPU访问内存是的顺序是：片内Cache→片外Cache→主存。
12. 所有的外存可以归类为输出设备，因为里面的信息都要先通过接口送入内存，进而给CPU访问。
13. 外存有：软盘存储设备、硬盘存储设备、光盘存储设备。
14. 冯·诺依曼体系结构计算机的特点：
（1）计算机由五大部件组成。
（2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，并以二进制码表示。
（3）指令由操作码和地址码组成。
（4）指令在存储器中按执行顺序存放。
（5）机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送都经过运算器。
15. 软件分类：系统软件、应用软件。
16. 存储单元是指存放一个机器字的所有存贮元集合。
17. 存储程序按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理。
18. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？一般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流；在执行周期中从内存读出的信息流是数据流。
第三章存储系统
1. 存储器的分类
2. 存储器的功能：存储以二进制表示的数据和程序，要求尽量做到容量大、速度快、成本低。
3. 存储体---存储器中存储信息的实体，是所有存储元的集合
4. SRAM存储芯片的结构组成：存储体、地址译码器、驱动器、I/O电路、片选与读/写控制电路、输出驱动电路。
5. 芯片的扩展由多片存储器芯片组成存储器，要采用字位扩展法。
（1）位扩展法
（2）字扩展法
（3）字位同时扩展法--用容量为l×k位的存储芯片设计容量为M×N位的存储器（l＜M，k＜N），需要字向、位向同时进行扩展。共需存储芯片数为：( M / l ) × ( N / k )。
例：用256K×8位的存储芯片设计容量为2048K×32位的存储器。
解：需存储芯片数为：（2048K / 256K）× （32 /8）= 32（片）
由每组四片存储芯片完成位扩展；八组这样的存储芯片完成字扩展。
6.
7. CPU和主存储器是用不同的材料制成，因此会出现速度不匹配的现象。
8. 显存是双端口存储器，CPU向显存的一个端口中写入数据，显示控制器从另一个端口中读出数据送到显示器。
9. 多模块交叉存储器的两种编址方式：顺序编址、交叉编址。交叉编址是为了增加CPU每次在内存读取数据的量，从而提高速度。（并不是扩充容量。）
10. 相联存储器的特点是按内容寻址，主要用于虚拟存储器中存放段表、页表、快表。
11. Cache具有高速、容量小的特点，位于主存与CPU之间，用于存放频繁使用的指令和数据，以提高CPU访存操作的平均速度，从而解决CPU与主存之间的速度矛盾问题。
12. Cache引入的理论依据是程序访问的局部性原理：时间局部性，如果一个存储单元被访问，则可能这个存储单元在不久的将来又会被访问；空间局部性，如果一个存储单元被访问，则该单元相邻的存储单元有可能很快被访问。
13. 主存与Cache之间的三种地址映射方法：全相联映射、直接映射、组相联映射。
14. Cache中的替换策略：不经常使用算法（LFU），计数器最小值的值被换，替换后清零；近期最少使用算法（LRU），计数器最大值的值被换，每命中一次清零。（注意命中与被换不一样！！相反的！！！）；随机替换。
15. 上述随机替换的三种主要方式：写回法，当Cache的数据被替换时才写回主存，速度快，但会出现数据不一致；全写法，Cache与内存同时写，数据保持一致，但减慢速度；写一次法，写回法和全写法的结合，解决多个Cache数据不一致的问题。
16. 虚拟存储器是一个逻辑模型，并不是一个实际的物理存储器。它和Cache都是基于局部性原理。
17. 虚拟存储器的存储管理方式：段式管理，页式管理、段页式管理。
18. Cache的替换由硬件实现，而页面的替换有操作系统实现。
19. 存储保护包括：存储区保护和访问方式保护。存储区保护分为页表和段表保护、键保护、环保护。
第四章指令系统
1. 计算机的程序是由一系列机器指令组成的。
2. 计算机指令分为：微指令，微程序级命令，解释执行机器指令，属于硬件；宏指令，由若干条机器指令组成的软件指令，完成某一特定功能，属于软件指令；机器指令，介于微指令与宏指令之间的指令（简称为指令），完成某一特定操作。
3. 系列计算机是指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一个系列的各种型号的计算机。（新推出的机种也一定包含旧机种的全部指令，从而减少软件开发费用，实现“向上兼容”。）
4. 计算机指令系统结构分两大类：复杂指令集计算机（CISC）、精简指令集计算机（RISC）。
5. 指令系统的性能要求：完备性、有效性、规整性、兼容性。
6. 指令格式：操作码字段、地址码字段（决定几操作数指令或几地址指令）。
7. 机器字长：计算机每次可以处理的二进制的位数，他决定了计算机的运算精度。
8. 指令字长：等于机器字长的为单字长指令，一半的为半字长指令，两倍的是双字长指令。
9. 不同的计算机采用的助记符是不一样的。
10. 典型寻址方式：
i. 隐含寻址：ADD B （隐含了AC累加器）
ii. 立即寻址：MOV B，#3200H
iii. 直接寻址：INC 3A00H
iv. 间接寻址：MOV B，（3A00H）
v. 寄存器寻址方式：MOV B，A
vi. 寄存器间接寻址方式：MOV B，（A）
vii. 相对寻址：INC [PC+200H]
viii. 基址寻址方式：INC [BX（或BP）+300H]
ix. 变址寻址方式：INC [SI（或DI或RX）+300H]
11. 堆栈，按结构不同可以分为：寄存器堆栈（串联堆栈）（快但大小有限）、存储器堆栈（慢但空间较大）。
12. 堆栈指示器：SP（特殊寄存器）。
13. 堆栈用途：保留断点及现场、利用堆栈传递参数。
14. 堆栈工作过程
（1）进栈操作教科书P144图4.6
① 建立堆栈，由指令把栈顶地址送入SP，指针指向栈顶。
② 进栈：(A)→Msp, (sp)-1→SP ；Msp:存储器的栈顶单元
（2）出栈操作教科书P144图4.7
（SP）+1→SP, (Msp)→A
15. 一个较完善的指令系统应当包括：
· 数据传送类指令：例）move、load、store等
· 算术运算类指令：例）add、sub、mult、div、comp等
移位操作类型：
· 逻辑运算类指令：例）and、or、xor、not等
· 程序控制类指令：例）jump、branch、jsr、ret、int等· 输入输出指令：例）in、out等
· 字符串类指令：例）如alpha中cmpbge、inswh、extbl等· 系统控制类指令：例）push、pop、test等
16. CISC与RISC区别：
早期CISC设计风格的主要特点：
(1) 指令系统复杂。具体表现在指令数多、寻址方式多、指令格式多；
(2) 绝大多数指令需要多个时钟周期才能执行完成；
(3) 各种指令都可访问存储器；
(4) 采用微程序控制；
(5) 有专用寄存器；
(6) 难以用优化编译生成高效的目标代码程序。
RISC技术的主要特征：
（1）一个有限的简单指令集：
· 选用使用频率最高（80%-90%）的一些简单指令；
· 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少；
· 只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行；
（2） CPU配备大量的通用寄存器，以寄存器－寄存器方式工作，减少访存操作；（3）强调指令流水线的优化，使大多指令可在一个时钟周期内执行完毕；
（4）采用由阵列逻辑实现的组合电路控制器，不用或少用微程序；
（5）采用优化编译技术，对寄存器分配进行优化，保证流水线畅通。
第五章中央处理器
1. CPU的功能：指令控制、操作控制、时间控制、数据加工。（可以自动取出指令和指令指令。）
2. CPU的组成：传统的CPU由运算器和控制器组成；现代的CPU由运算器、控制器、Cache组成。
3. 控制器的功能：取指令、分析指令、执行指令、控制程序和数据的输入以及结果的输出、对异常情况和某些请求的处理。
4. CPU中一些主要的寄存器：数据缓冲寄存器（DR）、指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、地址寄存器（AR）、累加寄存器（AC）、状态条件寄存器（PSW）。
5. 各寄存器之间的数据通路是由操作控制器产生的；时序产生器是对各种操作实施时间上的控制。
6. 指令周期，去除并执行一条指令的时间（由若干个CPU周期组成）；CPU 周期，用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期；CPU处理操作的最基本单位是时钟周期（一个CPU周期包含若干个时钟周期）。
7. 典型的三种指令周期流程：
（1）非访问内存指令的指令周期流程：读取指令，（根据对指令操作码的译码或测试）执行指令。
（2）直接访问内存指令的指令周期流程：读取指令，将地址送到AR并完成地址译码，再从内存中取出操作数进行运算（或其它）。
（3）按程序控制指令：如NOP，先取指令，第二个CPU周期不干任何事；再例如JMP，取指令后第二个CPU周期只是改变了PC的内容。
8. 一条机器指令对应一段微程序，是由若干条微指令组成的，微程序的总和可以实现整个指令系统功能。（因此，一条机器指令的功能是由若干条微指令组成的序列来实现的。）
9. 控制部件与执行部件之间的联系：控制部件发送控制命令给执行部件，指令部件反馈信息给控制部件。其中，控制部件通过控制线向执行部件发出的控制命令叫做微命令（构成控制信号序列的最小单位），而执行部件接收微命令后所进行的操作叫做微操作。
10. 微指令：每个微周期的操作所需要的控制命令构成一条微指令，其中包含了若干条微命令信息。
11. 微程序：一系列微指令的有序集合，可以控制实现一条机器指令。
12. 多条微命令组成一条微指令，多条微指令组成一段微程序，一段微程序对应一条机器指令。
13. 统一编址：内存与外设的编址放在一起来规划，被外设用了的地址，内存就不能用；（M6800的主存与外存采用统一编址方式）。
14. 独立编址：内存与外设分开独立编址（原则上可以有重合区域），即当内存编址是从0～N时，外设的编址也可以是从0～N。
15. 流水线：将一条指令的实现过程分成时间上大体相等的几个阶段，然后使几条指令的不同阶段在时间上重叠起来进行。（大致分为三个过程段：取址译码段→执行段→写回段）。
16. 流水计算机系统组成：
第一层：流水CPU，由三级流水线组成（指令部件、指令队列、执行部件）；主存，采用并行存储结构（多体交叉存储器+Cache）。
第二层：指令部件流水线（取指、指令译码、计算有效地址、取操作数等流水操作）；
指令队列流水线（存放指令和操作数流水操作）；
执行部件流水线（由多个运算部件构成流水线）。
17. 流水线中的主要问题：资源相关、数据相关、控制相关。（流水线中最怕的是断流，而导致断流的原因归为这种。）
18. 常见的流水线有：指令流水线、算术流水线、处理机流水线。
19. RISC机器的特征：
① 使用等长指令。
② 寻址方式少，绝不出现存储器间接寻址。
③ 只有取数、存数指令访问存储器。指令中最多出现RS型指令，绝不出现SS型指令。
④ 指令集中指令数一般少于100条，指令格式少于4种。
⑤ 指令功能简单，控制器多采用硬布线方式。
⑥ 大部分指令在一个机器周期（CPU周期或节拍）内完成。
⑦ CPU中通用寄存器数量相当多。
⑧ 强调通用寄存器和流水线的优化使用。
⑨ 一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作。以减少程序执行时间。
20. 多媒体技术要解决的主要问题：
（1）图像与声音的压缩技术
（2）适应多媒体技术的软件技术
（3）计算机系统结构方面的技术
第六章总线系统
1. 总线的概念：总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。（借助于总线的连接，计算机在各系统之间实现地址、数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础上进行工作。）
2. 总线带宽是衡量总线性能的重要指标，定义了总线本身所能达到的最高传输速率（实际上会受限制），单位：兆字节每秒（MB/s）
3. 总线的分类：
（1）内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算器部件之间的总线。
（2）系统总线：也叫外部总线，CPU和计算机系统中其它高速功能部件相互连接的总线。
（3） I/O总线：连接中低速I/O设备的总线。
（4）通信总线：多台计算机之间相互连接的通信线路。
4. 计算机中总线结构的基本类型：
（1）单总线，使用一条系统总线将CPU、内存、I/O设备连接起来，各部件分时使用该总线进行信息交换，要求各部件高速运行。（简单，易于扩充，但由于共用，易形成阻塞。）
（2）双总线，在CPU与内存之间增加一条高速存储总线（CPUBUS）。（CPU 通过专用总线与内存进行高速信息交换，但增加了硬件代价。）
（3）三总线，在双总线的基础上增加了I/O总线。（合理发挥各总线的作用，但增加了硬件代价。）
（4）多总线，将速度相近的部件与设备连接在同一类性能的总线，充分发挥总线效能，总体上提高了系统性能。
·CPUBus：连接CPU与存储器的告诉总线，减轻系统总线的负担。
·PCIBus：用于连接高速的I/O设备。
·ExpansionBus：连接中低速I/O设备。（包括ISA/EISA/MCA总线。）
·Bridge：各总线通过“桥”芯片连接成总体。（南桥：扩展（连接PCI总线与ISA总线）；北桥：存储、控制（连接CPU与PCI总线）。）
5. 接口：也称为适配器，实现CPU与低速外设之间工作上速度不匹配的问题，并完成计算机与外设之间的所有数据传送和控制。
（1）实现数据缓冲，使主机与外设在工作速度上达到匹配。
（2）实现数据格式的转换。
（3）提供外设和接口的状态。
（4）实现主机与外设之间的通讯联络控制。
6. I/O设备必须通过接口来连接设备！！！
7. 接口的典型功能：控制、缓冲、整理、状态、转换、程序中断。
8. 统一编址：将I/O设备与内存统一编址，占有同一个地址空间。（以地址区分访问外设或存储器，不需要专门的I/O指令。）
9. 单独编址：将I/O设备与内存单独编址，分别占有两个不同的地址空间。（由执行不同的指令区分访问内存或外设，需要I/O指令。）
10. 现代总线可分为四个部分：
① 数据传送总线：由地址线（单向）、数据线（双向）、控制线（单向）组成；
② 仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线；
③ 中断和同步总线：包括中断请求线和中断认可线；
④ 公用线：时钟信号、电源等。
11. Pentium机采用多总线结构：
（1） CPU总线：连接CPU和存储器，总线的时钟频率为66.6MHz。
（2） PCI总线：连接高速I/O设备，总线的时钟频率是33.3MHz，带宽132MB/s（32位）、264MB/s（64位），总线采用集中式总裁方式，有专用的PCI 总线仲裁器。
（3） ISA总线：连接低速的I/O设备。
12. 传送信息的基本方式：串行传送、并行传送、分时传送，出于速度和效率上的考虑，系统总线上传送的信息则必须采用并行传送方式。
13. 串行传送可采用同步方式或异步方式。
·同步串行传送方式：采用统一时钟，数据按块传送。
·异步串行传送方式：不采用统一的同步时钟，通讯双方按照一定的波特率依次传送或接收数据的各位。
14. 数据的格式：起始位+8数据位+校验位+停止位。（从起始位到停止位称为一个数据帧。）
15. 波特率：波特是信号传输速度的单位，波特率等于每秒内线路状态的改变次数（标准波特率有：1200,2400,4800,9600,19200等，例如1200波特率表示信号能在1秒钟改变1200次。）。
16. 比特率：在二进制系统中，信息的最小单位是比特，当且仅当每个信号元素代表一比特信息时，波特率才等于比特率。
17. 主设备：获得总线控制权的设备；从设备：被主设备访问的设备。
18. 总线仲裁：
（1）功能：对请求总线的设备进行裁决，并授予其中一个主设备总线的控制权，使其获得总线占用期。
（2）策略：优先级方式和公平策略方式。
（3）集中式仲裁方式包括：
链式仲裁方式：
特点：总线请求共用同一根线（BR）；总线允许信号（BG）串行地从一个设备传送到下一个设备，因此离中央仲裁器最近的设备具有最高优先权，离仲裁器越远，优先权越低。
优点：链路简单、易于扩充。
缺点：某个设备故障，中断链路（故障敏感）、优先级固定。
计数器定时查询方式：
特点：以计数方式查询请求总线的设备，从计数器中得到计数值，并根据该计数值广播找到对应的设备号。
优点：优先级灵活，可有固定优先级（每次计数从0开始。）和循环优先级（每次计数从上次终止值开始。）。
缺点：增加连线（广播计数值需要多根连线。）。
独立请求方式：
特点：每个共享总线的主设备均有一堆请求线（BRi）和允许线（BGi），总线响应时不需要进行设备查询。
优点：响应速度快，可由程序灵活设定优先级。
缺点：--。
也可以采用组内链式，组件独立的方式。
（4）分布式仲裁方式：各设备有自己的裁决电路，竞争使用总线，不需要中央仲裁器。当设备请求总线，裁决电路线读取仲裁总线上的设备号（即正在使用总线设备的设备号。），与本设备号进行比较，若本设备优先级低，则不能获得总线，并且接下来是不断比较，而本设备优先级高，则向总裁总线送出设备号，获得总线控制权。
19. PCI总线是一种新型的、同步的、高带宽的、独立于处理器的总线。
20. PCI主要特点：
· 按块传输，采用猝发传输方式
· 速度较高，用于连接高速的外围设备
· 64位可扩展
· 隐含式裁决
· 可靠性高（对地址、命令和数据都进行检查）
· 三个地址空间（内存、I/O和配置）
· 自动配置
21. 即插即用设备包括：显示卡、声卡、网卡、打印机等，它们都需要相应的驱动程序。
第七章外围设备
1. 外围设备，也就是我们平常所说的外设，是输入输出设备的总称。
2. 输入设备的功能：将人们要求计算机处理的各种形式的信息转换成计算机可接受的编码形式存入存储器。
3. 输出设备的功能：将计算机处理后的信息以人们希望的形式表现出来。
4. 外设的基本组成：存储介质、驱动装置、控制电路。
5. 外设分类：输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备、过程控制设备。
6. 输入设备分类：字符图形输入设备、图像输入设备、声音输入设备。
7. 显示设备分类：阴极射线管（CRT）显示器、液晶（LCD）显示器、等离子体显示器。
8. 分辨率：显示器所能表示的像素个数，像素越密，分辨率越高，图像越清晰。
9. 灰度级：灰度级指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清楚逼真。
10. 刷新存储器：刷新存储器又称视频存储器，用来储存一帧图像信息，提供电子束不断重复扫描屏幕，以保证稳定的图像显示。其存储容量由图像分辨率和灰度级决定，分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器的容量越大。刷新存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。
11. 显示标准：不同的显示标准所支持的最大分辨率和颜色数目是不同的。VESA标准是一个可扩展的标准，除兼容了传统的VGA等显示标准，还支持
1280×1024分辨率，24位颜色，刷新频率可达75MHz。
12. 图像显示设备：
· 图像输入：
摄象机送出图像信号（模拟量信号）
A/D转换器，转为相应的数字量信号
接口电路
计算机处理；
·图像输出：
计算机处理后的信息（数字量信号）
接口电路
D/A转换器，转为相应的数字量信号
监视器显示
13. 打印设备：又叫做硬拷贝设备，分为击打式和非击打式。（点阵针式打印机、喷墨打印机、激光打印机）
14. 磁表面存储器的优点：
· 存储容量大，位价格低；
· 记录介质可以重复使用；
· 记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档；
· 非破坏性读出，读出时不需要再生信息。
15. 磁表面存储器的缺点：存取速度较慢、机械结构复杂、对工作环境要求较高。
16. 磁记录原理：利用磁性材料的磁滞回线记录二进制信息。
记录方式：
归零制（RZ）：从中间开始，遇0在中间向下（1则向上），然后回到中间。
不归零制NRZ0：遇0划整条下直线，遇1划整条上直线，转折在格与格之间画转折线。
不归零制NRZ1：遇1画对于上一位的转折（所以不只是上到下或下到上），一开始是在下面。
调相制（PM）：在中间画好箭头，0向下，1向上，连接好ok！（出现两个相同，在分隔线转一下。）
调频制（FM）：每一个格之间都会发生转变，遇1画转折。（无论是1还是0，都由上面开始。）
改进调频制（MFM）：遇到连续两个或两个以上0时，在两个0之间的分隔线都要翻转一下，遇1画转折。（无论是1还是0，都由下面开始。）
计算机组成原理复习要点
课程总复习? 第一章计算机系统概论 1 计算机的分类 电子计算机从总体上来说分为两大类:电子模拟计算机和电子数字计算机。 电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。 电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。 数字计算机与模拟计算机的主要区别见表1.1: 2 计算机系统结构与性能之间的关系 分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机六类，其结构复杂性、性能、价格、依次递减。 3 计算机的硬件组成一般结构 由：运算器+存储器+控制器+适配器与输入/输出设备等构成。 应掌握各部分的主要功能。 [指令与程序的基本概念]： 1)?????? 指令的形式 指令的内容由两部分组成,即操作的性质和操作的地址。前者称为操作码,后者称为地址 码。 2)?????? 存储程序的思想（冯.诺依曼结构计算机原理）：周而复始地进行取指/执行的操作，完成既定的任 务。 非冯.诺依曼结构计算机则是指：脱离“存储程序”控制的模式，完成计算机功能。 3)?????? 指令流和数据流概念 指令和数据统统放在内存中,从形式上看,它们都是二进制数码。一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流,它流向控制器；而执行周期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。 适配器与输入设备、计算机的系统结构发展发展趋势（自阅） 4 计算机的软件 [软件的组成和分类] 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序,一类叫应用程序。 系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能及用途。 应用程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序,如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。 [软件的发展演变]目的程序--汇编程序--源程序--操作系统--数据库管理系统 5 计算机系统的层次结构
计算机组成原理复习资料
第一章： 1.计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成 计算机的软件通常又可分为两大类：系统软件和应用软件 2.冯诺依曼计算机的特点： 计算机由运算器、储存器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成 运算器、控制器、存储器—》主机 控制器、运算器==》 CPU 输入、输出–》 I/O 3机器字长是指CPU一次能够处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。 4存储容量=储存单元个数*存储字长 MAR的位数反映了储存单元的个数，MDR的位数反映了存储字长 如MAR为16位，MDR为32位，存储容量=2的16次方*32=2M位（1M=2的20次方） 储存容量2M位=2的18次方字节（一个字节=8位）=2的18次方B=256KB 第一章课后题： 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； 指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问； 指令和数据均用二进制表示； 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置； 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； 机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。 7. 解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10 主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。
北京林业大学《计算机组成原理》笔记-总结期末复习资料
一、 选择，填空 1、计算机系统的组成、计算机硬件组成和软件的分类 计算机系统由计算机硬件和软件组成。 计算机硬件由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备组成。 软件分为系统软件、应用软件。 2、机器语言、汇编语言、高级语言的特点 机器语言：不需要经过任何翻译工作，执行效率高。难记忆，难理解，难开发，难调试，易出错。不同型号CPU 的指令集有较大差异，对应的机器指令也不同，同一系列的CPU 指令集有向上兼容性， 汇编语言：可读性仍不好，可移植性差。 高级语言：表达方式比较接近自然语言，可读性、通用性和可维护性好。 3、CISC 和RISC 的中文含义 CISC ： 复杂指令集计算机 RISC ： 精简指令集计算机 4、原码定点整数、补码定点整数的表示范围 设机器的字长为n ，则： 原码定点整数的表示范围：-(2n-1 -1) — 2n-1 -1 反码定点整数的表示范围：-(2n-1-1) — 2n-1 -1 补码定点整数的表示范围：-2n-1 — 2n-1 -1 原码定点小数的表示范围：-(1-2-n ) — (1-2-n ) 5、根据浮点数格式，写出浮点数 Ms 是尾数的符号位，设置在最高位 E 为阶码，n+1位，一般为整数，其中一位符号位，设置在E 的最高位上，用来表示正阶或负阶 M 为尾数，m 位，由Ms 和M 组成一个定点小数。 6、四种基本逻辑运算：与、或、非、异或 1位 n+1位 m 位
7、进位计数制之间的的转换（实数） 十->二除基取余法+乘基取整法 二->十基数x权重 8、计算机的存储系统（出现的原因、结构） 出现原因：容量，速度和成本的矛盾。通过软硬件结合，把主存和辅存统一成了一个整体，形成了一个存储层次。从整体看，其速度接近于主存，其容量接近于辅存的容量，价格也接近于廉价的慢速的辅存平均价格。 结构：cache、主存、辅存 9、读写存储器时，CPU需要发出的信息有哪些 读：地址，读命令。 写：地址，数据，写命令。 10、主存储器的分类及各自特点 静态随机存储器（SRAM）：只要不断开电源，状态保持不变，直到写入新信息。 动态随机存储器（DRAM）：使用时需不断给电容充电才能使信息保持。 11、通过存储器的英文名称说出中文含义，例如ROM、SRAM、DRAM等 12、输入输出系统的组成 外部设备和控制部件。 13、输入/输出接口的功能 完成外部设备和主机相互连接。 14、数据的存储格式，给出一个地址，分别说出该地址是字节地址或字地址或双字地址，对应的存储内容是什么 数据的存储格式：每个单元一个字节。 字节：8位字：16位双字：32位 15、cache的地址映像方式及各自特点 直接映像：实现简单，不够灵活，命中率低。 全相连映像：灵活但成本最高。 组相连映像：比直接映像灵活，代价比全相连映像小。 16、指令系统的概念，指令的格式、分类 指令系统：全部机器指令的集合 指令格式：操作码、操作数的地址、操作结果的存储地址、下一条指令的地址。
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（全网做比较最全的）计算机组成原理总结及知识网图（点赞 收藏 第一章计算机系统概述 知识网图 冯诺依曼机的特点： 1、计算机硬件系统由运算器、存储器、 控制器、输入设备、输出设备5大部件组成。 2、指令和数据以同等地位存储在存储器 中，并可按地址寻址。 3、指令和数据均用二进制代码表示。 4、指令由操作码和地址码组成。操作码 用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数
在存储器中的位置。 5、指令在存储器内按顺序存放。通常， 指令是顺序执行的，在特定条件下可根据运算 结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6、早期的冯诺依曼机以运算器为中心， 输入/输出设备通过运算器和存储器传送数据。 不同级别的语言： 机器语言: (二进制语言）计算机唯一可以直接识别和执行的语言。 汇编语言：用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码，易于人们记忆和理解。 高级语言：为方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和解题过程的程序。 计算机的工作过程： 1、把程序和数据装入主存储器。 2、将源程序转换成可执行文件。 3、从可执行文件的首地址开始逐条执行 指令。 计算机的性能指标： 机器字长：指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。（通常与 CPU的寄存器、加法器有关。 数据通路宽带：指数据总线一次所能并行传送信息的位数（指外部数据总线的宽度，与 CPU内部的数据总线宽度有可能不同） 主存容量：指主存储器所能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量，也可用字数字 长来表述存储容量。
运算速度 1、吞吐量:指系统在单位时间内处理请求 的数量 2、响应时间:指从用户向计算机发送一个 请求到系统对该请求做出响应并获得所需结果 的等待时间。通常包括CPU时间（运行一个 程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访 问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等 时间） 主频和CPU时钟周期： 1、CPU时钟周期： 2、主频： CPI：执行一条程序所用的时钟周期数 CPU执行时间：指运行一个程序所花费的时间。 CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频=（指令条数CPI)/主频 MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS 第二章数据的表示和运算 知识网图
计算机组成原理自学笔记
计算机组成原理(计组) 计算机分类：电子模拟计算机、电子数字计算机（电脑） 数字计算机：专用计算机、通用计算机 通用计算机：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机 通用计算机：超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机、单片机 计算机的硬件 存储单元：保存一个数的16个寄存器为一个存储单元 指令形式：操作码+地址码 控制器的取指周期、执行周期 字节：8个位字：一个以上字节，字节的整数倍，常见的有2个字节的，其长度称为字长 计算机的发展：电子管、晶体管、小规模集成电路、大型集成电路、举行集成电路19世纪开始 计算机软件 计算机程序：系统程序、应用程序 系统程序：各种服务性程序、语言程序、操作系统、数据库管理系统 计算机程序：目的程序、汇编程序、源程序 源程序翻译系统：编译系统、解释系统 操作系统：批处理、分时、网络、实时 计算机系统多级：微程序设计级、一般机器、操作系统级、汇编语言级、高级语言级 运算方法和运算器 数据表示：定点格式、浮点格式 浮点数=阶符+阶码+数符+尾数 整数转二进制除2，小数转二进制乘2 十进制数串：字符串形式、压缩十进制数串形式
另外还可以自定义数据：标识符数据表示、描述符数据表示 标识符数据=标识符+数据 描述符数据=描述符标识+特征标记+数据块长度+数据块起始地址 机器码：原码、补码、反码、移码 原码有+0和-0之分，即0000 和1000 0的补码只有一种形式 反码也有+0和-0之分，即0000和1111 [][]n2－ ｘ＝ｘ＋ 补反 移码的符号位与前三种相反，0表示负，1表示正 主要采用补码，移码主要用来表示阶码 ASII码由七位加一位偶校验码组成 汉字的编码： 1、汉字输入编码：数字编码、拼音编码、字形编码 2、汉字内部处理：内码 3、汉字输出：字模码 从[ｙ]补求[－ｙ]补的法则是：对[ｙ]补包括符号位“求反且最末位加1”,即可得到 [－ｙ]补 上溢与下溢，同号的相加才可能溢出 采用双符法表示溢出：01、10均为溢出 行波进位加减器 流水式阵列乘法器为并行乘法器 原码乘法有两种：直接原码乘法，带求补的间接原码乘法器 间接原码乘法，符号求补的阵列乘法器：当输入都是不带符号时，输入输出都不需要求补，而当输入是带符号时，输入两数求补，乘积结果求补再输出
计算机组成原理复习资料
计算机组成原理复习资料 1.何谓中断方式？它主要应用在什么场合？请举二例。答：A、中断方式指：CPU在接到随机产生的中 断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序； B、主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速I/O； C、例：打印机控制，故障处理。 2.中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。答：A、地址译码。选取接口中有关寄存 器，也就是选择了I/O设备； B、命令字/状态字寄存器。供CPU输出控制命令，调回接口与设备的状态信息； C、数据缓存。提供数据缓冲，实现速度匹配； D、控制逻辑。如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。 3.简述中断隐指令及其功能；答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期 内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。 4.什么是中断嵌套？答：多级中断系统中，cpu在处理一个中断的过程中又去响应另一个中断请求； 5.中断的过程与子程序调用的区别是什么？答（1）、中断的过程与中断时cpu正在运行的程序是相互 独立的，它们之间没有确定的关系。子程序调用是转入的子程序与正在执行的程序是同一个程序。 （2）中断一般是由硬件信号产生的，软中断除外，子程序调用是转移指令引起的。（3）中断服务程序的地址是由硬件决定的，子程序调用是转移指令在地址码中指定子程序的地址；（4）中断过程要存储所有的状态信息，子程序调用时可以只保存pc的值；（5）中断程序的调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时进行的中断裁决等，而在一般的子程序调用时没有这种操作； 6.简述多重中断系统中CPU响应中断的步骤。答：(1)、关中断。暂时禁止所有中断；(2)、保护现场 信息，包括保存pc的值；(3)、判别中断条件根据中断优先条件，从而确定中断服务程序的地址； (4)、开中断，设置cpu优先级为当前中断优先级，允许响应外部中断。(5)、执行中断服务程序。 完成中断请求的操纵；(6)关闭中断，暂时禁止所有中断；(7)恢复现场保护，包括pc的值(8)、开中断，继续执行源程序； 7.在DMA方式预处理（初始化）阶段，CPU通过程序送出哪些信息？答：向DMA控制器及I/O接口 （分离模式或集成模式均可）分别送出如下信息： A、测试设备状态，预置DMA控制器工作方式； B、主存缓冲区首址，交换量，传送方向； C、设备寻址信息，启动读/写。 8.基本的DMA控制器的主要部件有哪些?答：逻辑结构包括时序和控制逻辑；内部计数器、寄存器组、 程序命令控制逻辑；优先级编码逻辑；地址、数据缓冲器组等部分。 9.以DMA方式实现传送，大致可分为哪几个阶段？答：（1）DMA传送前的预置阶段（DMA初始化） （2）数据传送阶段（DMA传送）（3）传送后的结束处理 10.周期挪用和向量地址；答：周期挪用：DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周 期。向量地址：中断方式中由硬件产生向量地址，即中断入口地址。 11.什么是DMA方式？DMA的主要优点及适用场合？答：DMA直接访问存储器，一种高速输入输出的方 法，能直接访问内存，可以减少cpu的I/O的负担；适合大批量得数据传输； 12.总线的分类方法主要有哪几种？请分别按这几种法说明总线的分类。答: A、按传送格式分为：串行 总线、并行总线；B、按时序控制方式分为：同步总线（含同步扩展总线），异步总线；C、按功能分为：系统总线，CPU内部总线、各种局部总线。 13.总线：一组可由多个部件分时共享的信息传输线。 14.简要说明集中式仲裁的三种方式。答：链式查询方式：容易扩充设备，但对询问链的电路故障很敏 感，且查询链中的优先权是固定的。计数器定时查询方式：计数可以从0开始，也可以从中止点开始，这样很方便灵活的改变了优先次序。独立请求方式：最大的优点是响应时间快，而且对优先次序的控制相当灵活，如可以预先固定，也可以用程序来改变，还可以用屏蔽的方法改变。 15.何谓存储总线？何谓I/O总线？各有何特点？答：（1）存储总线是连接CPU和主存储器之间的专用 总线，速度高。（2）I/O总线是连接主机（CPU、M）与I/O设备之间的总线，可扩展性好。 16.什么是串行总线?什么是并行总线?试比较它们的应用场合。答：采用一条数据线进行传输的称为串 行总线；并行总线采用多条线路进行传输数据；串行总线使用于较长的距离传输；并行总线适用于距离较短的高速传输； 17.什么是总线周期？答：总线周期通常指的是BIU完成一次访问MEM或I/O端口操作所需要的时间。 一个总线周期由几个时钟周期组成。 18.总线上有哪些信息传输方式？各有哪些特点？答：串行，并行，复合，消息；复合：在同一条总 线，传送不同的信号；可以提高总线的利用率，但会影响性能；消息：把各种信息组合成一个有一
计算机组成原理复习资料
计算机组成原理复习资料 试题类型：选择题40分、填空题10-20分和分析设计题40-50分。 1、减少指令中地址个数的有效方式是采用隐地址方式。减少每一个地址码的位数采用？ 2、主存是按随机存取方式工作的存储器。（随机存取、顺序存取和直接存储器存取） 3、在浮点运算中，若结果的尾数绝对值大于1时，需要进行右规处理。尾数的绝对值小于1/2时，进行左规处理。 4、动态RAM的特点是：每隔一定时间，需按行读一遍（实质：刷新）。 5、在异步控制方式中，各操作按需分配时间。（同步控制方式，各操作受统一时序信号的约束） 6、CPU响应中断请求是在一条指令结束时。（响应DMA请求可以在一条指令的执行过程中） 7、原码不恢复余数除法，采用操作数的绝对值形式进行计算。（补码不恢复余数除法，采用操作数的补码形式进行计算） 8、DMA传送通常在高速外设与主存之间进行数据传送。 9、在微程序控制中，机器指令和微指令的关系是每一条机器指令由一段微程序来解释执行。 10、在总线传送中，掌握总线控制权的设备通常指主设备。 11、下列叙述中，能反映RISC特征的有③、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨。 ①丰富的寻址方式②使用微程序控制器③执行每条指令所需的机器周期数的平均值小于 2 ④多种指令格式⑤指令长度不可变⑥简单的指令系统⑦只有load/store指令访问存储器⑧设置大量的通用寄存器⑨采用多级指令流水线结构。 12、在计数器定时查询方式下，若每次计数从上一次计数的终止点开始，则每个设备使用总线的机会均等。 13、冯诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是指令周期的不同阶段。
计算机组成原理复习要点及答案
计算机组成原理课程复习要点 1、总线、时钟周期、机器周期、机器字长、存储字长、存储容量、立即寻址、直接寻址、ＭＤR、MＡＲ等基本概念。 总线：连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的消息。分为片内总线,系统总线和通信总线。 时钟周期:也称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CＰU仅完成一个最基本的动作。 机器周期：完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期)组成存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器ＭAR的编址数与存储字位数的乘积表示。即: 存储容量 = 存储单元个数＊存储字长 立即寻址：立即寻址的特点是操作数本身设在指令字内，即形式地址A不是操作数的地址,而是操作数本身，又称之为立即数。数据是采用补码的形式存放的把“＃”号放在立即数前面,以表示该寻址方式为立即寻址。 直接寻址:在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址ID。在指令执行阶段对主存只访问一次。 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。 主机:是计算机硬件的主体部分,由CＰU和主存储器ＭM合成为主机。 CＰＵ：中央处理器，是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;（早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的ＣPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。 主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件:存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元,不能单独存取。 存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。 机器字长：指ＣＰＵ一次能处理的二进制数据的位数，通常与CＰU的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 ＣPU：CentraｌＰrocesｓinｇ Unit，中央处理机(器)，是计算机硬件的核心部件,主要由运算器和控制器组成。 PC:Ｐrｏgram Couｎter,程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。 IＲ：IｎstructiｏｎＲeｇiｓｔｅr,指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指令。 ＣU:Coｎtrｏl Ｕnit，控制单元（部件）,为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。 ＡLU：Arithｍetｉc LogｉｃＵｎiｔ，算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。 ＡＣC：Ａｃcｕｍulatｏｒ,累加器,是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。 MQ:Multiplｉer-Quｏtｉent Reｇisｔｅr，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。 X:此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名,在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一,用来存放操作数; MAＲ:Memｏry Address Register，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。 MDR：Ｍｅmoｒy DaｔａＲegｉster,存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。 Ｉ/O：Inｐut／Ｏｕtput eｑｕiｐment,输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。 MIPS：Ｍillion Iｎsｔruｃtｉｏn Pｅr Secｏnｄ,每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。 2、机器指令的执行过程，CPＵ工作周期的划分。
计算机组成原理期末复习笔记
计算机组成原理期末复习笔记 系统软件:操作系统或管理程序、汇编程序、高级语言的编译或解释程序、故障诊断 或检测程序, 系统调试程序,数据库管理系统 按照信息的形式和处理方式分，计算机可以分为数字计算机和模拟计算机。负责将 高级语言的源程序翻译成目标程序的软件称为编译软件数据，地址，控制冯诺依曼机原 理 1.计算机完成任务是由事先编号的程序完成的； 2.计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。 3.计算机能自动连续地完成程序。 4.程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\\输出设备完成。 5.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成； 冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。 定点运算器只能用来定点数运算 机器中用无符号数表示地址 补码加减法是指操作数用补码表示，连同符号位直接相加减，减某数用加负某数的 补码代替，结果的符号在运算中形成 ASCII码用一个字节8位二进制位来表示 一个十进制小数，转换成等值的n进制数时，可按整数部分除n取余小数部分乘n 取整方法进行，小数转换不一定能算尽，只能算到满足要求的位数位数为止． 某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用闪速存储器作为存储芯片。 存储单元是指存放一个字节的所有存储元的集合 闪速存储器被称为固态盘 相联存储器是指按内容指定方式进行寻址的存储器 交叉存贮器实质上是一种模块式存贮器，它能并行执行多个独立的读写操作
由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周 期通常用主存中读取一个指令字的最短时间来规定 1 闪速存储器特别适合于便携式微型计算机系统，被誉为固态盘而成为代替磁盘的一种 理想工具 主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。前者采用空间并行技术，后 者采用时间并行技术 奔腾CPU中L2 CACHE（二级缓存）的内容是L1 Cache（一级缓存）的子集。而L3 Cache（三级缓存）是L2 CACHE（二级缓存）子集（准确的写法：一级缓存（L1 CACHE），二级缓存（L2 CACHE），三级缓存（L3 CACHE）） （现在的CPU都是分出几个级缓存不管是AMD 还是INTEL 除非是问INTEL的什么型、号是有几个缓存，都是多少）。 半导体SRAM靠触发器存储信息，半导体DRAM靠栅极电容存储信息 提高存储器速度可采用哪些措施 1、提高储存密度； 2、提升寻址效率； 3、增大接口带宽； 4、增加缓存容量； 5、改 变读写机制，尽量采用直接存取。 cache 的命中率计算 CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。（1）指令寄存器（IR）：用来 保存当前正在执行的一条指令。（2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址（4）缓冲寄 存器（DR）： <1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 <2>补偿CPU和内存、外围 设备之间在操作速度上的差别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器（5）通用寄 存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术 和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
计算机组成原理复习资料
计算机五大部件：运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备 运算器：完成算数和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器 存储器：存放数据和程序 控制器：控制、指挥程序和数据的输入、运行及处理运算结果 输入设备：将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式 输出设备：将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式 硬件名词解释： 寄存器：暂存指令、数据、地址的存储设备 算数逻辑单元（ALU）：完成算数逻辑运算 存储器：存放数据和程序 字：一个存储单元中存放的一串二进制代码 字节：8位二进制代码 字长：字的长度 容量：存储单元个数＊存储字长 地址：存储单元的编号 CPU：中央处理器，包含控制器和运算器 主机：CPU与主存储器 主存：存放数据与程序，可直接与CPU交换信息 辅存： 总线：连接多个部件的信息传输线，各部件共享的传输介质 数据： 兼容： 指令流： 地址流 如何区分存储器中的指令和数据：执行阶段取出的是数据，取址阶段取的是指令 总线分类： 1.片内总线 芯片内部的总线 2.系统总线 CPU、IO设备、主存之间的信息传输线 2.1 数据总线传输各部件的数据信息，双向传递 2.2 地址总线指出数据总线上的数据在主存单元的地址或IO设备的地址，单向 2.3 控制总线发出各种控制信号的传输线，双向 3.通信总线
计算机系统之间或与其他系统间的通信 2.1 串行通信数据在单条1位宽的传输线上，一位一位按顺序分时传送 2.2 并行通信数据在多条并行1位宽的传输线上同事传送 总线控制 包括判优控制和通信控制，总线控制器统一管理总线的一系列问题 1.判优控制由总线控制器按一定的优先等级顺序确定哪个设备能使用总线 1.1 链式查询总线同意信号BG串行地从一个IO接口送到下一个IO接口，若BG到达的IO接口有总线请求就不再往下传，该借口获得总线使用权并建立总线忙BS信号。离总线控制器近的设备有最高优先级，只需很少几根线就能实现总线控制，但对电路故障很敏感，且优先级低的设备很难获得请求。 1.2 计数器定时查询总线控制器接到BR送来的总线请求信号后，在总线未被使用的情况下（BS＝0）内部的计数器开始计数，并通过设备地址线向各设备发出一组地址信号。当某个请求占用总线的设备地址与计数值一致时，便获得总线使用权。优先次序可以改变，但增加了控制线，控制较为复杂。 1.3 独立请求方式每台设备均有一对总线请求线和总线同意线，设备需要使用总线时便发出该设备请求信号，总线控制器内部有一排队电路，根据优先次序确定响应哪一台设备请求。响应速度快，优先次序控制灵活，但控制线数量多，总线控制更复杂。 选择题 移码主要用于浮点数中的阶码 运算器负责算数运算和逻辑运算 EPROM指光擦除可编程的只读存储器 变址寻址中操作数有效地址等于变址寄存器内容加上形式地址
计算机组成原理复习概要知识点
计算机组成原理重点 P18-20 原码、补码、反码、、转换 对于正数，数值部分与真值形式相同；对于负数，其数值部分为真值形式按位取反，且在最低位加1。 P23 定点表示法定点小数、整数范围理解 若机器字长有n+1位，则：原码定点小数范围为：-(1-2-n)～(1-2-n) 补码定点小数表示范围为：-1～(1-2-n) 若机器字长有8位，则：原码定点小数范围为：-(1-2-7)～(1-2-7) 补码定点小数表示范围为：-1～(1-2-7) P27 移码注意偏置值、尾数[X]移=偏置值+X P31 浮点数X规格化的最小正数=2-1×2-2k X规格化的绝对值最小负数= -(2-1+2-n)×2-2k 例1：将(100.25)10转换成短浮点数格式。 ⑴十进制数→二进制数 (100.25)10=(1100100.01)2 ⑵非规格化数→规格化数 1100100.01=1.10010001×26 ⑶计算移码表示的阶码（偏置值＋阶码真值） 1111111+110=10000101 ⑷以短浮点数格式存储该数。 符号位=0 阶码=10000101 尾数=10010001000000000000000 短浮点数代码为 0;100 0010 1;100 1000 1000 0000 0000 0000 表示为十六进制的代码：42C88000H。 例2：把短浮点数C1C90000H转换成为十进制数。 ⑴十六进制→二进制形式，并分离出符号位、阶码和尾数。 C1C90000H= 1;10000011;10010010000000000000000 ⑵计算出阶码真值（移码-偏置值） 10000011-1111111=100 ⑶以规格化二进制数形式写出此数 1.1001001×24 ⑷写成非规格化二进制数形式 11001.001 ⑸转换成十进制数，并加上符号位。 (11001.001)2=(25.125)10 所以，该浮点数=-25.125 P35 汉字的表示国标码、区位码、机内码 国标码＝区位码（十六进制）＋2020H 汉字机内码＝汉字国标码＋8080H P39 十进制8421码、2421码
计算机组成原理期末复习资料汇总
计算机组成原理?期末复习资料汇总 一、名词解释 微程序：是指能实现一条机器指令功能的微指令序列。 微指令：在机器的一个CPU周期，一组实现一定操作功能的微命令的组合。 微操作：执行部件在微命令的控制下所进展的操作。 加减交替法：除法运算处理中对恢复余数法来说，当余数为正时，商“1〞，余数左移一位，减除数；当余数为负时，商“0〞，余数左移一位，加除数。 有效地址：EA是一16位无符号数，表示操作数所在单元到段首的距离即逻辑地址的偏移地址. 形式地址：指令中地址码字段给出的地址，对形式地址的进一步计算可以得到操作数的实际地址。 相容性微操作：在同一CPU周期中，可以并行执行的微操作。 相斥性微操作：在同一CPU周期中，不可以并行执行的微操作。 PLA：Programmable Logic Arrays，可编程逻辑阵列。 PAL：Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑。 GAL：Generic Array Logic，通用阵列逻辑。 CPU：Central Processing Unit，中央处理器。一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心。 RISC：Reduced Instruction Set puter，精简指令系统计算机。 CISC：ple* Instruction Set puter，复杂指令系统计算机。 ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元。CPU执行单元，用来完成算术逻辑运算。 二、选择题 1.没有外存储器的计算机监控程序可以存放在(B)。 A．RAM B．ROM C．RAM和ROMD．CPU 2.完整的计算机系统应包括〔D 〕。 A．运算器．存储器．控制器B．外部设备和主机 C．主机和使用程序D．配套的硬件设备和软件系统 3.在机器数〔BC 〕中，零的表示形式是唯一的。 A．原码B．补码C．移码D．反码
计算机组成原理复习重点
1、运算器、控制器、存储器（高速缓存、主存储器、外存设备）、Ｉ／Ｏ设备等几个主要组成部分,这些设备和部件通过总线和接口连结在一起，构成一台完整的计算机。 2、冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。哈佛结构的处理器通常具有较高的执行效率。其指令和数据分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令 3、计算机系统=硬件系统+软件系统（+人机交互系统） 硬件通常是指一切看得见，摸得到的设备物理实体；软件通常是泛指各类程序和文件，它们实际上是由一些算法以及其在计算机中的表示所构成的。 硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂。硬件和软件是相辅相成，不可分割的整体。 4、固件是指那些存储在能永久保存信息的器件（如ROM）中的程序，是具有软件功能的硬件。固件的性能指标介于硬件与软件之间，吸收了软、硬件各自的优点，其执行速度快于软件，灵活性优于硬件，是软、硬件结合的产物。 5、计算机的主要性能指标：1、机器字长（机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器、数据总线的位数决定的。）2.数据通路宽度（数据总线一次所能并行传送信息的位数，称为数据通路宽度。） 3.主存容量（一个主存储器所能存储的全部信息量称为主存容量） 4.运算速度 6、计算机的工作过程和主要性能指标：吞吐量、响应时间、利用率。 7、数值数据的三要素：小数点、进位计数制和符号。 8、可以采用两种方法来判别是否产生溢出：①单符号位法（两异号数相加或两同号数相减决不会产生溢出，仅当两同号数相加或两异号数相减时才有可能产生溢出。）②双符号位法(两个符号位同时参加运算，如果运算结果两符号位相同，则没有溢出发生。如果运算结果两符号位不同，则表明产生了溢出。) 9、运算器包括ALU、阵列乘除器件、寄存器、多路开关、三态缓冲器、数据总线等逻辑部件。计算机的运算器结构一般有三种:单总线结构的运算器、双总线结构的运算器、三总线结构 10、存储器分类 按存储器在计算机系统中的作用分类高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器； 按存取方式分类：随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、顺序存取存储器SAM、直接存取存储器DAM； 按存储介质分类：磁芯存储器、半导体存储器、磁表面存储器、光存储器； 按信息的可保存性分类：断电后，存储信息即消失的存储器，称易失性存储器。断电后信息仍然保存的存储器，称非易失性存储器。 11、由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次。其中高速缓存和主存间称为Cache-主存存储层次（Cache存储系统）；主存-辅存存储层次（虚拟存储系统）。 12、Cache存储系统是为解决主存速度不足而提出来的。虚拟存储系统是为解决主存容量不足而提出来的。 13、主存储器是整个存储系统的核心，它用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据，CPU可直接随机地对它进行访问。主存储器通常由存储体、地址译码驱动电路、I/O和读写电路组成。 14、存储单元是CPU对主存可访问操作的最小存储单位。 15、刷新实质:先将原存信息读书,再由刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程.
计算机组成原理期末复习内容总结
第一章计算机系统概论 1、基本概念 硬件：是指可以看得见、摸得着的物理设备部件实体,一般讲硬件还应包括将各种硬件设备有机组织起来的体系结构; 软件：程序代码+ 数据 + 文档;由两部分组成,一是使计算机硬件能完成运算和控制功能的有关计算机指令和数据定义的组合,即机器可执行的程序及有关数据；二是机器不可执行的,与软件开发、过程管理、运行、维护、使用和培训等有关的文档资料; 固件：将软件写入只读存储器ROM中,称为固化;只读存储器及其写入的软件称为固件;固件是介于硬件和软件之间的一种形态,从物理形态上看是硬件,而从运行机制上看是软件; 计算机系统的层次结构：现代计算机系统是由硬件、软件有机结合的十分复杂的整体;在了解、分析、设计计算机系统时,人们往往采用分层分级的方法,即将一个复杂的系统划分为若干个层次,即计算机系统的层次结构;最常见的是从计算机编程语言的角度划分的计算机系统层次结构; 虚拟计算机：是指通过配置软件扩充物理机硬件/固件实现功能以后所形成的一台计算机,而物理机并不具备这种功能;虚拟机概念是计算机分析设计中的一个重要策略,它将提供给用户的功能抽象出来,使用户摆脱具体物理机细节的束缚;
2、计算机的性能指标; 1 吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量,用bps度量; 2 响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量,用时间单位来度量; 3 利用率：在给定的时间间隔内,系统被实际使用的时间所在的比率,用百分比表示; 4 处理机字长：常称机器字长,指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数,如32位机、64位机; 5 总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数; 6 存储器容量：存储器中所有存储单元通常是字节的总数目,通常用KB、MB、GB、TB来表示; 7 存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量,一般用B/s字节/秒表示; 8 主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制,按照规定在某个时间段做什么从什么时候开始、多长时间完成,主时钟不断产生固定频率的时钟信号;主频主时钟的频率度量单位是MHZ、GHZ；时钟周期主频的倒数度量单位是微秒、纳秒; 9 CPU执行时间：表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间,可用下式计算 CPU时间=CPU时钟周期数 X CPU时钟周期长;
计算机组成原理知识点总结
计算机组成原理（白中英）复习 第一章计算机系统概论 电子数字计算机(de)分类（P1） 通用计算机（超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机）和专用计算机. 计算机(de)性能指标（P5） 数字计算机(de)五大部件及各自主要功能（P6） 五大部件：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备. 存储器主要功能：保存原始数据和解题步骤. 运算器主要功能：进行算术、逻辑运算. 控制器主要功能：从内存中取出解题步骤(程序)分析,执行操作. 输入设备主要功能：把人们所熟悉(de)某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别(de)二进制信息形式. 输出设备主要功能：把计算机处理(de)结果变换为人或其他机器所能接收和识别(de)信息形式. 计算机软件（P11） 系统程序——用来管理整个计算机系统 应用程序——按任务需要编制成(de)各种程序 第二章运算方法和运算器 课件+作业 第三章内部存储器
存储器(de)分类（P65） 按存储介质分类： 易失性：半导体存储器 非易失性：磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器 按存取方式分类： 存取时间与物理地址无关（随机访问）： 随机存储器RAM——在程序(de)执行过程中可读可写 只读存储器ROM——在程序(de)执行过程中只读 存取时间与物理地址有关（串行访问）： 顺序存取存储器磁带 直接存取存储器磁盘 按在计算机中(de)作用分类： 主存储器：随机存储器RAM——静态RAM、动态RAM 只读存储器ROM——MROM、PROM、EPROM、EEPROM Flash Memory 高速缓冲存储器（Cache） 辅助存储器——磁盘、磁带、光盘 存储器(de)分级（P66） 存储器三个主要特性(de)关系：速度、容量、价格/位 多级存储器体系结构：高速缓冲存储器（cache）、主存储器、外存储器.主存储器(de)技术指标（P67） 存储容量：存储单元个数M×每单元位数N
计算机组成原理复习
计算机组成原理复习 《计算机组成原理》复习大纲 1.了解计算机的发展历史及发展趋势 2.理解存储程序概念 3.了解计算机的硬件组成 4.理解冯.罗依曼结构和哈弗结构的存储器设计思想 5.理解硬件与软件的关系、系列机和软件兼容概念 6.凡是位于硬件之上的层次称为虚拟机 7.理解计算机的工作过程和主要性能指标 8.理解原码、补码、反码表示法。重点掌握补码表示法及补码右移。 9.了解十进制数的编码 10.熟练掌握奇偶校验码及CRC码运算 11.掌握机器指令的基本格式及地址码结构 12.掌握定长编码（规整型）概念 13.熟练掌握变长编码计算。 14.熟练掌握各种寻址方式 15.熟练掌握带符号数的移位操作，重点掌握补码右移 16.熟练掌握规格化浮点运算步骤 17.了解存储器分类 18.理解存储系统层次结构 19.了解主存储器的基本结构及主存储器的存储单元 20.了解主存储器的主要技术指标 21.理解数据在主存中的存放 22.熟练掌握主存容量的扩展 23.掌握程序的局部性原理 24.掌握CACHE写策略（写回法和写直达法） 25.掌握三种地址映像方式 26.掌握FIFO和LRU替换算法
27.了解虚拟存储器概念 28.了解CPU中的主要寄存器及CPU的主要技术参数 29.了解时序系统和控制方式 30.掌握微程序控制的基本概念 31.理解微指令编码法 32.掌握6.4.6 1微程序设计方法中涉及的相关概念 33.影响流水线的效率的三种相关是：数据相关、结构相关和控制相关 34.流水CPU是以时间并行技术为原理构成的处理器 35.理解接口的功能和基本组成 36.了解接口的类型 37.理解端口地址的编制方式 38.了解程序查询方式 39.掌握中断方式（重点掌握中断屏蔽和中断嵌套，其余概念了解） 40.了解DMA方式概念 41.理解通道类型（重点理解每一种通道连接的设备类型） 一、选择题 1、下列四个叙述中，只有一个是正确的，它是（） A、系统软件就是买的软件，应用软件就是自己编写的软件。 B、外存上的信息可以直接进入CPU进行处理。 C 、用机器语言编写的程序可以由计算机直接执行，用高级语言编写的程序必须经过编译（或解释）才能执行。 D、说一台计算机配置了C语言，就是说它一开机就可以用C语言编写和执行程序。 2、许多企事业单位现在都使用计算机计算，管理职工工资，这属于计算机在（）方面的应用。 A 、科学计算 B 、数据处理 C 、过程控制D、CAD 3、在机器中，（）的零的表示形式是唯一的。
曹红根《计算机组成原理》计算机组成原理复习.doc
计算机组成原理复习 题型： 一、单项选择题（每题1分，共12分） 二、填空题（每空1分，共8分） 三、简答题（20分） 四、综合题（60分） 例题： 填空： 1、在采用变形补码进行加减运算时，若运算结杲中有两个符号位 _______ ,表示 发生了溢出。若结果的两个符号位为 _______ ,表示发生正溢出；为_______ , 表示发生负溢出。 2、在某计算机显式R-S型双操作数指令屮，一个操作数来源于_________ ,另一 个操作数來源于 ______ o 3、在带符号数的编码方式中，零的表示是唯一的冇 ___________ 和________ 。 4、在补码加减运算屮，符号位与数据 _________ 参加运算，符号位产生的进位 5、在同一微周期中 ________ 的微命令被称为互斥微命令，而在同一微周期中 _______ 的微命令被称为相容微命令。显然，________ 的微命令不能放在一起译码。 6、现代计算机组织结构逐步出原來的以 _____________ 为中心，逐步转变为以 _________ 为中心。 7、控制器的主要功能就是按 ________ 、 ________ 、__________ 的步骤进行周 而复始的控制过程，直到完成程序所规定的任务并停机为止。 8、在程序执行过程屮，控制器控制计算机的运行总是处于 _________ 、分析指令 和 _________ 的循环Z中。 9、在一级功能转移中，根据 _____________ ,直接转移到相应微程序的入口。 10、计算机的硕件通常由输入设备、输出设备、 ______________ 、存储器、 _________ 等五大部件组成。