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計(jì)算機(jī)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(jī)和軟件兼容的概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)實(shí)際機(jī)器與虛擬機(jī)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(jì)算機(jī)中主要性能指標(biāo)基本字長 數(shù)據(jù)通路寬度 存儲容量 運(yùn)算速度掌握CPU和主機(jī)這兩個(gè)術(shù)語的含義 第2章數(shù)據(jù)的機(jī)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(jī)器數(shù)的概念循環(huán)冗余校驗(yàn)碼理解部分定點(diǎn)數(shù)的表示浮點(diǎn)數(shù)的表示及規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的概念I(lǐng)EEE754浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)常見的字符編碼方法 ASCII碼 8421BCD碼及與二 十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 第2章數(shù)據(jù)的機(jī)器層次表示 掌握部分原碼 補(bǔ)碼 反碼表示法及轉(zhuǎn)換定點(diǎn)數(shù)的表示范圍浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍漢字國標(biāo)碼 區(qū)位碼 機(jī)內(nèi)碼及轉(zhuǎn)換8421BCD碼的特點(diǎn)奇偶校驗(yàn)碼 海明碼檢錯(cuò)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(kuò)展操作碼指令的特點(diǎn)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(diǎn)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?jǐn)U展操作碼指令的格式設(shè)計(jì)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(jì)算進(jìn)棧 出棧時(shí)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(jī)器運(yùn)算 了解部分常見的舍入操作方法溢出產(chǎn)生的原因運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)理解部分進(jìn)位產(chǎn)生和進(jìn)位傳遞的概念原碼一位乘法 補(bǔ)碼乘法運(yùn)算方法浮點(diǎn)加 減法運(yùn)算方法補(bǔ)碼的左移 右移運(yùn)算方法 第4章數(shù)值的機(jī)器運(yùn)算 掌握部分并行加法器不同進(jìn)位方法的特點(diǎn)與區(qū)別定點(diǎn)加 減法運(yùn)算方法3種溢出檢測方法補(bǔ)碼一位乘法補(bǔ)碼加減交替除法運(yùn)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(gè)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(diǎn) 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(biāo)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(kuò)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(kuò)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(jì)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(jī)器周期 時(shí)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(jī)器指令與微程序的關(guān)系各種微指令編碼法的特點(diǎn)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(shí)空圖 TP的計(jì)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(jī)的特點(diǎn)和分類顯示器的特點(diǎn)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(diǎn)掌握部分硬盤存儲器技術(shù)參數(shù)的計(jì)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(diǎn)和適用范圍程序查詢方式的特點(diǎn)和工作流程程序中斷的基本類型中斷現(xiàn)場的保護(hù)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(jìn)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(shí)機(jī)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(gè)條件中斷隱指令的特點(diǎn)以及它所完成的3個(gè)操作中斷屏蔽的概念 通過改變中斷屏蔽字實(shí)現(xiàn)中斷升級 考試題型 選擇題 20 填空題 15 判斷題 5 計(jì)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(jì)算題和簡答題外的題 時(shí)間安排 答疑時(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)層次結(jié)構(gòu)包括虛擬機(jī)器和實(shí)際機(jī)器兩大部分 系列機(jī)的研制必須保證軟件的向后兼容 按計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性可以用MTBF來衡量 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度MIPS是指每秒能執(zhí)行操作系統(tǒng)的命令個(gè)數(shù) 錯(cuò) 復(fù)習(xí)思考題3 若x y 則 x 原 y 原 若x y 則 x 補(bǔ) y 補(bǔ) 若 x 原 80H 則x 十進(jìn)制 若 x 反 80H 則x 十進(jìn)制 若 x 補(bǔ) 80H 則x 十進(jìn)制 設(shè)x為整數(shù)字長為8位 復(fù)習(xí)思考題4 浮點(diǎn)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(dāng)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)為補(bǔ)碼時(shí) 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(diǎn)數(shù)中 當(dāng)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(shí) 稱為浮點(diǎn)數(shù)的下溢 此時(shí) 計(jì)算機(jī)對其處理為置成機(jī)器零 在浮點(diǎn)數(shù)中 當(dāng)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(shí) 稱為浮點(diǎn)數(shù)的上溢 此時(shí) 計(jì)算機(jī)對其處理為中止運(yùn)算操作 復(fù)習(xí)思考題5 若某漢字的國標(biāo)碼 3547H 則其機(jī)內(nèi)碼 B5C7H 區(qū)位碼 1527H 奇校驗(yàn)碼可以檢查出奇數(shù)位錯(cuò)誤 偶校驗(yàn)碼可以檢查出偶數(shù)位錯(cuò)誤 錯(cuò) 交叉校驗(yàn)的橫向校驗(yàn)和縱向校驗(yàn)必須是同為奇校驗(yàn)或同為偶校驗(yàn) 對 交叉校驗(yàn)可以檢出一個(gè)數(shù)據(jù)塊同一字節(jié)的雙錯(cuò) 糾正一位的錯(cuò)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(gè) 若指令系統(tǒng)中操作碼占用8位二進(jìn)制碼時(shí) 則這臺計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī) CISC的中文含義是復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 指令的順序?qū)ぶ贩绞绞侵赶乱粭l指令的地址由程序計(jì)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(cuò) 軟進(jìn)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(shí)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(dāng)譯碼器有4個(gè)輸入端時(shí) 其輸出端有 個(gè) 它在任一時(shí)刻有 個(gè)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(jìn)位的8位并行加法器的一級全加器的延遲時(shí)間為2ty 則C8最長延遲時(shí)間為 若先行進(jìn)位的8位并行加法器的一級全加器的延遲時(shí)間為2ty 則C8最長延遲時(shí)間為 復(fù)習(xí)思考題10 對二進(jìn)制數(shù) 若小數(shù)點(diǎn)右移1位 則數(shù)值乘以2 已知 X 2 補(bǔ) C6H 設(shè)機(jī)器字長為8位 則 X 補(bǔ) 8CH 若兩個(gè)數(shù)值位為n位長的定點(diǎn)數(shù) 采用原碼算法實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算 則乘積的數(shù)值有2n位 其符號位由異或運(yùn)算決定 復(fù)習(xí)思考題11 X Y為定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù) 其格式為1位符號位 n位數(shù)值位 若采用Booth補(bǔ)碼一位算法實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算 則最多需要做加法運(yùn)算n次 移位n 1次 若浮點(diǎn)數(shù)用補(bǔ)碼表示 判斷運(yùn)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(gè)符號位和最高數(shù)值位不同 當(dāng)定點(diǎn)運(yùn)算發(fā)生溢出時(shí) 應(yīng)進(jìn)行中止運(yùn)算操作 上溢 計(jì)算機(jī)不作處理 置成機(jī)器零 下溢 兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)相加 若尾數(shù)相加或階碼出現(xiàn)溢出 則表示浮點(diǎn)數(shù)相加發(fā)生溢出 錯(cuò) 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí)尾數(shù)相加時(shí)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(dāng)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算階碼發(fā)生溢出時(shí) 計(jì)算機(jī)需停止運(yùn)算 做溢出中斷處理 對 復(fù)習(xí)思考題12 運(yùn)算器雖有許多部分組成 但核心部件是ALU 定點(diǎn)運(yùn)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(yùn)算和16種邏輯運(yùn)算 從存儲器接到R W命令到完成R W操作的時(shí)間稱為存儲器的存儲時(shí)間 對存儲器的要求是存儲容量大 存取速度快 價(jià)格低 為了解決這三方面的矛盾 計(jì)算機(jī)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(cuò) 1 CPU可直接訪問主存 也能直接訪問輔存 錯(cuò) 2 主存的存取速度可與CPU匹配 錯(cuò) 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(gè)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(jì)算機(jī)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(gè)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(jìn)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(gè)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(yùn)算器和控制器組成 CPU中專用的寄存器有程序計(jì)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(biāo)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(jìn)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(xiàng)工作的 在PC機(jī)中 CPU周期又稱為機(jī)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(shí)間 錯(cuò) 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(jì)算機(jī)中 控制存儲器CM是用來存放微程序的 假設(shè)某計(jì)算機(jī)共有100個(gè)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(cuò) 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(jì)算機(jī)采用5級指令流水線 若每級執(zhí)行時(shí)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(shí)間 14 t RISC普遍采用微程序控制器產(chǎn)生微命令 硬連線 錯(cuò) 重疊控制并不能加快一條指令的實(shí)現(xiàn) 但能加快相鄰兩條指令以至一段程序的執(zhí)行 對 計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備是指除主機(jī)外圍繞著主機(jī)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(shí) 寫電流在位周期中間由負(fù)變正 若磁盤的轉(zhuǎn)速提高一倍 則磁盤的平均等待時(shí)間減半 磁盤存儲器中 在記錄面上一條條磁道形成一個(gè)個(gè)同心圓 越往內(nèi)側(cè) 磁道的編號越小 錯(cuò) 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(cuò) 一個(gè)記錄面的磁道數(shù)與磁盤的扇區(qū)數(shù)有關(guān) 錯(cuò) 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(shí) 通常被安排在不同柱面的同一扇區(qū)上 錯(cuò) 放在同一柱面上磁盤和光盤都是直接存取設(shè)備 錯(cuò) 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(dá)到17GB 分辨率越高 鼠標(biāo)移動距離就越長 錯(cuò) 漢字打印機(jī)是帶有漢字庫的打印機(jī) 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(cuò) 場頻分辨率越高 圖像顯示越清晰 圖象可能變得更大 錯(cuò) 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(cuò) 要乘以1 344 復(fù)習(xí)思考題22 主機(jī)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(jī)與外設(shè)直接通信的地址 對 一個(gè)I O接口至少包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的端口 對 I O端口的編址方式有獨(dú)立編址 統(tǒng)一編址兩種 主機(jī)與外備采用程序查詢方式傳送數(shù)據(jù)時(shí) 主機(jī)與設(shè)備是串行工作的 在I O控制方式中 主要由軟件實(shí)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(cuò)CPU響應(yīng)中斷的時(shí)刻是執(zhí)行完每條指令時(shí) 在中斷服務(wù)程序中 保護(hù)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(cuò) 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(shí)刻是每個(gè)機(jī)器周期結(jié)束時(shí) 當(dāng)中斷源發(fā)出中斷請求后 若CPU為開中斷 則在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后 CPU將會響應(yīng)中斷 錯(cuò) 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(hù)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(shí)刻是 DMA傳送方式有 和 通道是一個(gè)具有特殊功能的 它有自己的