计算机组成原理复习资料(部分)下载

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1、计算机硬件系统：计算机硬件系统：冯诺依曼特点： 1具备五大功能：数据存储、操作判断与控制、数据处理、数据输入与输出 2由 运算器、控制器、存储器、输入输出设备组成 3数据和程序采用二进制 4程序由一条一条指令排列而成，指令由操作码和地址码两部分组成。计算机软件系统：计算机软件系统：计算机软件的两大类：系统软件、应用软件计算机的工作过程： 1把程序和数据装入到主存储器中。 2从程序的起始地址运行程序。 3用程序的首地址从存储器中取出第一条指令，经过译码，执行，得到下一条 指令地址。 取指令：PC - MAR - M - MDR - IR 分析指令： OP - CU 执行指令： Ad MAR -

2、M - MDR - ACC （PC）+1 - PC 计算机系统的分类：计算机系统的分类：佛林分类：单指令单数据流、单指令多数据流、多指令单数据流、多指令多数据流计算机分类：计算机分类：小型机、微型机、中型机、大型机存储器运算器输出设备控制器输入设备运算器控制器CPU 基本组成计算机性能指标：计算机性能指标：计算机系统的性能评价指标： 系统软件配置、吞吐率、响应时间、辅助存储器容量、外围设备的配置、可扩缩 性。 机器字长、数据通路带宽、主存储器容量、处理速度、主频、存储器周期、软件 配置、软件兼容性、吞吐率与利用率、可靠性、可维护性、可用性 （CPU 执行时间=CPU 时钟周期 / CPU 时钟

3、频率） （CPI = 一个程序的 CPU 时钟周期数 / 该程序的指令条数） （MIPS = 所执行的指令数 / （程序执行时间 X 10 6 ） = 时钟频率 / （CPI x 106） ）CPU 性能： 响应时间、CPU 时间（总时钟周期 / 时钟频率 、 总时钟周期数 x 时钟 周期长度）计算机的特点：计算机的特点： 1能在程序的控制下自动连续地工作 2运算速度快、计算精度高 3存储容量大 4具有逻辑判断功能 5自动化程度高，通用性强定点数：最高位 0 为正数、最高位 1 为负数浮点数： 阶符|阶码|数符|小数位校验码：奇偶校验码（发现一位错误） 、海明校验码（发现 2 位错误纠正 1

4、位错误）存储器分类：存储器分类：介质分类：磁芯、导体、磁表面、光 存储方式分类：随机读写（RAM） 、只读存储器（ROM） 、顺序存储器（DAM） 、 直接存储器（DAM） 。 （RAM 分为：静态（SRAM）和动态（DRAM） ） 作用分类：主存储器、辅助存储器、Cache 、控制存储器名称简称用途特点CPU 内部寄存器Reg正在运行所需要的 数据存储速度快，存储 容量为字长高速缓冲存储器Cache高速存取指令数据速度快、容量小主存储器主存存放运行的程序和 数据速度较快、容量不 大外存储器外存存放系统程序和大容量大、单位存储型数据文件成本低只读存储器：ROM 优点：结构简单、非易失性ROM

5、分类：掩模式 MPROM（信息固定可靠性高） 、可编程 EPROM 、可擦写 EPROM 主存储器：主存储器：主存储器的技术指标：存储容量（ = 存储单元数 X 存储字长 / 8） 、存取速度、 存储周期、带宽主存储器容量扩展：位扩展（每片 Flash 给出 1 位组成一个字节） 、字扩展。 存储器与 CPU 连接：地址线连接、数据线连接、片选线连接MAR 的位数取决于主存地址空间的大小，与主存的实际大小无关Cache：（用在主存和 CPU 两个不同工作速度的部件之间，在交换信息过程中起到缓 冲作用）预取策略：按需预取、恒预取、不命中时预取映射：直接映射、全相连映射、组相联映射替换算法：新进先

6、出法、近期最少使用算法、优化替换算法、随机替换算法指令：指令：指令系统的基本原则：完备性、有效性、规整性、兼容性 指令信息：操作码、操作地址数、操作结果存放地址、下一条指令的地址指令格式： 零地址（OP） 、一地址（OP|A） 、二地址（OP|A|A） （三地址包含保存地址）扩展操作码：OP=0 1110 为三地址指令、1111000011111110 二地址指令 （每个地址能够有 15 条指令）精简指令集（RISC）：多为简单指令，指令长度固定，大量寄存器，有利于优化编译程序，可简化硬件设计。 复杂指令集（CISC）：指令系统复杂，寻址方式多，指令长度不固定，寄存器少， 更多访问主存的指令，

7、指令执行时间相差大，多采用微程序控制器实现，难优化编译。中央处理器：中央处理器：CPU 功能：程序控制、操作控制、时间控制、数据加工、中断处理CPU 组成部件：指令部件、中断系统、总线接口、内部数据通路、外部数据通路、 控制器（取指令-分析指令-执行指令） 。控制器组成部件：程序计数器（PC） 、指令寄存器（OR） 、指令译码器（ID） 、操 作控制器、时序产生器CPU 基本操作种类：在寄存器之间传送数据、在寄存器与存储器或 IO 之间传送数 据、完成算术或逻辑运算。指令流水线：（竖轴为指令执行过程、横轴为时间片）WBI1I2I3I4I5EXI1I2I3I4I5IDI1I2I3I4I5IFI1

8、I2I3I4I5指令流水线性能指标：吞吐率、加速比、效率总线：总线：总线功能分类：CPU 内部总线、部件内总线、系统总线、外总线总线时序分类：同步、异步总线传输格式分类：串行、并行总线传输信息分类：数据总线、地址总线、控制总线总线结构： 单总线结构：CPU、内存、设备适配器 共享系统总线 双总线结构：CPU、内存、IO 设备 共享系统总线；CPU 与内存独用存储总线 三总线结构：IO 设备共享 IO 总线、CPU 与内存独享主存总线、主存与设备连 接内存存取总线总线CPU主存总线三总线结构DMA 总线 总线存储 总线总线性能指标：总线带宽、总线位宽、总线频率、时钟周期、总线周期、指 令周期。时

9、序信号：指令周期 = 4 个时钟 = 1 个机器周期 = 1 个时钟周期时序周期：存储周期（数据传输） 、 指令、机器、时钟周期（执行指令）接口接口接口主存I/OCpu内存题：题：1、8 位定点原码整数 10100011B 的真值为（ B ） 。 A、+0100011B B、-0100011B C、+1011101B D、-1011101B 2、若某数 x 的真值为-0.1010，在计算机中该数表示为 1.0110，则该数所用的编码为（ B ） 。A、原码 B、补码 C、反码 D、移码 3、若 x 补=0.1101010，则 x 原=（ D ） 。 A、1.0010101 B、1.001011

10、0 C、0.0010110 D、0.1101010 4、若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（ B ） 。 A、00 B、01 C、10 D、11 5、原码乘法是（ A ） 。 A、先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理; B、用原码表示操作数，然后直接相乘; C、被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘; D、乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘 6、在微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（ B ） 。 A、每条机器指令由一条微指令来执行； B、每条机器指令由一段用微指令编程的微程序来解释执行； C、一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行； D、一条微指令由若干条机器指令

11、组成； 7、若存储周期 250ns，每次读出 16 位，则该存储器的数据传送率为（ C ） 。 A、4106 字节/秒 B、4M 字节/秒 C、8106 字节/秒 D、8M 字节/秒 8、挂接在总线上的多个部件（ B ） 。 A、只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据; B、只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据; C、可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据; D、可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据; 9、主存储器和 CPU 之间增加高速缓冲存储器的目的是（ A ） 。 A、解决 CPU 和主存之间的速度匹配问题 B、扩大主存储器的容量 C、扩大 CPU 中通

12、用寄存器的数量 D、既扩大主存容量又扩大 CPU 通用寄存器数量 10单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数 常采用（ C ） 。 A、堆栈寻址 B、立即寻址 C、隐含寻址 D、间接寻址 在冯诺依曼体制中，计算机硬件系统是由 输入设备、输出设备、控制器、存储器、运算器 等我大部件组成。存储器成为多级存储器，它包含 主存、外存、cache 3 个层次数 X 的真值 -0.6875D ，其补码表示为：1.0101B !按照微命令的形成方式，可将控制器分为组合逻辑控制器和微程序控制器两种基本类型CPU 对信息传送的控制方式主要分为：直接程序传送、程序中断传送方式、

13、DMA 传送方式取指令操作受指令操作码控制。每条指令的第一个工作周期一定是取指令。移码表示法主要用于表示浮点数中的阶码。运算器：算术运算，逻辑运算。在主存和 CPU 之间增加 Cache 的目的是解决 CPU 和主存之间速度匹配问题。在指令地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式称为 立即寻址 。系统总线中地址线的功能用于指定主存和 IO 设备接口电路的地址。SRAM 存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM 还需要有动态 刷新电路。冯诺依曼计算机工作原理：存储程序并按地址顺序执行。指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个 CPU 周期数来表示。 CPU 周期也称为机器周期，而一个 CPU 周期又包含若干个时钟周期（节拍脉冲、T 周期） 。CPU 管理外围设备有五种方式：程序查询、程序中断、直接内存访问（DMA） 、通道、外围 处理机 五种方式。CPU 有以下寄存器：指令寄存器（IR） 、程序计数器（PC） 、地址寄存器（AR） 、缓冲寄存器 （DR） 、通用寄存器（AC） 、状态条件寄存器。中断向量地址是 中断服务例行程序入口地址的指示器周期挪用方式常用于 DMA 方式的输入输出中。为了运算器的高速性，采用了先行进位，阵列乘除法，流水线等并行技术措施。