计算机组成原理复习手册

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1、计算机组成原理复习资料（自行整理版）第一章：涵盖分值大概 5 分左右。老师上课讲到的冯诺依曼型计算机的组成结构是本次考试的考点，有可能考选择题，也有可能考简答题。以及微机的结构以及原理，也是不可忽视的考点之一。（简答题）：1、 计算机硬件由哪些部分组成？答: 第一种答案是由 CPU，存储器以及 I/O 设备组成；第二种答案是变形题，提问是冯诺依曼型计算机的硬件组成系统有哪些部分组成？这时候的答案则是运算器，控制器，存储器以及输入输出设备。其实运算器以及控制器构成了 CPU，所以本质上是一样的。第三种答案是有 6 种电子器件，就是将输入输出设备写成适配器、系统总线和外部设备。2、 简述计算机系统

2、的层次结构：答：一共有五层结构，分别是第一级微程序设计级或逻辑电路级（直接由硬件执行） ，第二级一般机器级（微程序解释机器指令系统） ，第三级操作系统级（操作系统） ，第四级汇编语言级（汇编程序） ，第五级高级语言级（编译程序） 。图在书本的第 14 页。（选择题）1、 完整的计算机应包括（D）A、运算器，存储器，控制器 B、外部设备和主机C、主机和应用程序 D、配套的硬件设备和软件系统2、冯诺依曼机工作的基本方式特点是（ B） 。A、多指令流单数据流 B、按地址访问并顺序执行指令C、堆栈操作 D、存贮器按内容选择地址3、运算器的核心部件是（A ） 。A、算术逻辑单元 ALU B、多路选择器C

3、、通用寄存器 D、输出三态门3、 控制器、运算器和存储器合起来一般称为（D） 。A、I/O 部件 B、内存储器C、外存储器 D、主机5、计算机硬件能直接识别和执行的语言是（C） 。A、高级语言 B、汇编语言C、机器语言 D、符号语言6、输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为（A）A、I/O 部件 B、内存储器C、外存储器 D、执行部件第二章：涵盖分值大概 15 分本章的重点在于一道计算题以及一到两道需要计算的选择题。选择题需要注意的是 IEEE754 标准浮点数的规格化表示，数的机器码表示特点。计算题需要注意的是定点乘法运算以及浮点乘除法计算，当然加减法也需要了解，不然这都不会解的话，出简单了

4、反而不会。接着会用例题讲解：（1 ） IEEE754 标准浮点数的规格化表示：课本 P18 页例 1 例 2，将十进制数值与存储格式做相互转换。1）尾数的最高数位必须是一个有效值2）正数时，无论原码还是补码，其规格化形式均为：0.1 3）负数时，若用原码表示，则规格化形式为：1.1；若用补码表示，则规格化形式为 1.04） IEEE754 标准中，一个规格化 32 位浮点数 x 的真值为：x=（-1） S（1.M）2 E127 e=E127（2 ） 数的机器码表示特点：一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为 0，用二进制表示的数位值都相同，三种表示方法完全一样。一个负整数，当用

5、原码、反码、补码表示时，符号位都固定为 1，用二进制表示的数位值都不相同，其中：原码符号位为 1 不变，整数的每一位二进制数位求反得到补码；反码符号位为 1 不变，反码数值位最低位加 1，得到补码。最难的题目解析（综合了以上两个知识）：1、设浮点数字长为 16 位，其中阶码为 5 位（含一位阶符） ，尾数为 11 位（含一位数符） ，写出-53/512 对应的浮点规格化数的原码，补码，反码和阶码用移码，尾数用补码的形式。答：第一步将 53/512 转化为二进制数格式：512 256 128 64 32 16 8 4 2 10 0 0 0 1 1 0 1 0 1=0.000110101因为是负数

6、，所以原式=1.000110101规格化后为1.110101*2-3第二步就是计算阶码阶符是负数所以为 1阶码化为二进制格式=011规格化数的原码为：阶符+阶码+数符+尾数1+0 011+1+110101 0000所以浮点规格化数的原码为1,0011 ；1 110101 0000反码为：（阶符和数符不变，阶码以及尾数按位取反）1,1100 ；1 001010 0000补码为：（反码的阶码以及尾数加 1）1,1101 ；1 001011 0000阶码用移码，尾数用补码表示：0 0011 ；1 001011 00002、设浮点数字长为 16 位，其中阶码为 5 位（含一位阶符） ，尾数为 11 位

7、（含一位数符） ，将十进制数+13/128 写成定点数和浮点数，并分别写出它在定点机和浮点机中的机器数形式。答：128 64 32 16 8 4 2 10 0 0 0 1 1 0 1=0.0001101在定点机中机器数格式是：X=0 000 1101 0000 0000在浮点机中的机器数格式是：0.0001101=0.1101*2-3阶码=011 凑够 4 位则为 0011阶符=11 0011 ；数符为 0，尾数是 1101所以原式为：1 0011；0 1101 00 0000与其相比，IEEE754 标准规格化显得简单很多，所以以上两题懂了，IEEE754 也就是变个格式，不难。简答题部分：

8、1、 浮点加法运算的步骤。1） 零操作数检查；2） 比较阶码大小并完成对阶；3） 尾数求和运算；4） 结果规格化；5） 舍入处理；6） 溢出处理。（此处应该是计算题的解析）第三章：涵盖的分值预测在 20 分左右知识点速记:1、 存储器的技术指标有存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。2、 Cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决 CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术选择题部分：1、 在下列存储器中，存取速度最快的存储器是（A）A、高速缓存 B、磁盘C、主存 D、光盘2、动态 RAM 存储信息依靠的是（D ）A、单稳态触发器 B、磁场C、双稳态触发器 D、电容器3、某 SRA

9、M 芯片，其存储容量为 64K*16 位，该芯片的地址线和数据线数目为（）A、 16,16 B、64,16C、 64,8 D、16,644、某一 RAM 芯片，其容量是 512*8 位，包括电源和接地端，该芯片引出线的最小数目是（）A、23 B、25C、 50 D、195、若存储器的容量为 16KB，则访问它的地址线应该有（）A、 14 B、10C、 4 D、16解析：1）如何算出地址线和数据线的数目：1K=210B，64K=26*210 B=216 B 所以地址线为 16 条而有多少位，数据线就应该有多少条，所以 3、5 的答案都为 A2）而第四题的答案是：有 9 根地址线(29=512)、

10、8 根数据线，1 根片选线，1 根读写线，共 19 根。选 D容量没有 K，M 等字母时，数据量是 B。6、主存储器和 CPU 之间增加 cache 的目的是（A）A、解决 CPU 和主存之间的速度匹配问题 B、扩大存储器的容量C、扩大 CPU 中通用寄存器的数量 D、既扩大主存容量又扩大 CPU 通用寄存器的数量7、采用虚拟存储器的主要目的是（B）A、提高主存储器的存取速度 B、扩大主存储器的存储空间C、扩大外存储器的存储空间 D、提高外存储器的存取速度8、 （ D）用来保存当前正在执行的一条指令。A、缓冲寄存器 B、地址寄存器C、程序计数器 D、指令寄存器计算题：重中之重：Cache 的相

11、关运算1） Cache 的命中率 H=Nc/Nc+Nm2） Cache/主存系统的平均访问时间 ta=h*tc+（1-h）*tm3） Cache/主存系统的访问效率 e=tc/ta=1/(r+(1-r)h)用往年的题目来说明：1、 CPU 执行一段程序时，cache 完成存取的次数为 5000 次，主存完成存取的次数为 200 次。已知 cache 存取周期是 40ns,主存存取周期为 160ns。求 1）和 3）解答：H=Nc/(Nc+Nm)=5000/5000+200=96.15%r=tm/tc=160/40=4e=tc/ta=1/r+(1-r)h=1/4+(1-4)*96.15%=89.

12、6%2、 假设 CPU 执行某段程序时，共访问 Cache2000 次，访问主存 50 次。已知Cache 的存取周期为 50ns，主存的存取周期为 200ns。求 1）、2）、3）。解答：H=2000/2050=97.5%r=200/50=4e=1/(4-3*97.5)=93.02%ta=tc/e=53.753、 某计算机系统的内存由 Cache 和主存构成，Cache 的存取周期为 45ns，主存的存取周期为 200ns。已知在一个程序执行期间，CPU 共访问内存3500 次，其中 340 次访问主存，求（1）（2）（3）尝试着写，答案在本手册的最后。第四章：涵盖的分值大概在 10 分，分

13、布在选择题较多。选择题部分：1、 零地址指令可选的寻址方式是（C） 。A、立即寻址 B、基址寻址C、堆栈寻址 D、寄存器寻址2、 为了减少指令中的地址数，可以采用（B） 。A、直接寻址 B、隐含寻址C、相对寻址 D、变址寻址3、指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（）A、实现存贮程序和程序控制 B、缩短指令长度、扩大寻址空间、提高编程灵活性C、可以直接访问外存 D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度4、寄存器间接寻址方式中，操作数处在（C） 。A、通用寄存器 B、堆栈C、主存储器 D、程序计数器5、从以下有关 RISC 的描述中，选择正确答案（ C）A、采用 RISC 技术后，计算机的体

14、系结构又恢复到早期的比较简单的情况。 B、为了实现兼容，新设计得 RISC，是从原来 CISC 系统的指令系统中挑选一部分实现的。C、 RISC 的主要目标之一是减少指令的执行周期数。 D、RISC 没有乘，除法指令和浮点运算指令。简答题部分：1、 已知计算机指令字长为 16 位，格式如下，试分析指令格式及寻址方式特点：15 10 7 4 3 0OP 源寄存器 变址寄存器位移量（16 位）1） 操作码 OP 为 6 位，可指定 26=64 种操作；2） 双字长二地址指令，用于访问存储器；3） 一个操作数在源寄存器（24=16 个） ，另一个在存储器中（由变址寄存器和位移量决定） ，所以为 PS 指令。第五章：本章也是重点之一，不过分值大多数在综合题，所以建议放到最后一个看。指令周期和微程序控制器需要理解。CPU 的主要寄存器的作用。知识点速记：1、 CPU 由运算器和控制器两大部分组成，具有指令控制、操作控制、时间控制、数据加工四个基本功能。2、 微指令格式中，微指令的