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1、计算机组成原理课程复习指导刘亚维先修课l数字逻辑与数字电子技术l汇编语言程序设计课程定位l计算机组成原理是计算机科学与技术专业本 科教学中的一门重要技术基础课使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术， 建立计算机系统的整体概念对设计开发计算机系统有重要作用。l为后继课程打好基础计算机系统结构计算机网络计算机容错技术计算机并行处理计算机分布式处理技术 知识点(1)计算机系统概论计算机软、硬件概念；计算机系统的层次结构；计算机基本组成主要技术指标l机器字长、存储容量、运算速度计算机的产生、发展及在各个不同领域的应用。微程序机器M0(微指令系统)由硬件直接执行微指令传统机器M1(机器语言机器
2、)用微程序解释机器指令虚拟机器M2(操作系统机器)用机器语言解释操作系统虚拟机器M3(汇编语言机器)用汇编程序翻译成机器 语言程序虚拟机器M4(高级语言机器)用编译程序翻译成汇编 语言程序以存储器为中心的计算机结构框图计算机的硬件框图知识点(2)系统总线总线概念l从分散连接到总线连接总线分类l按连接部件的不同 片内总线 系统总线 数据总线、地址总线、控制总线总线特性l各个部件能够连接到总线上，需规定以下特性 机械特性、电气特性、功能特性、时间特性总线结构l单总线、多总线总线控制l总线判优 链式查询、计算器定时查询、独立请求方式l通信控制 同步、异步知识点(3)存储器存储器分类l按存取方式：RO
3、M、RAM存储器的层次结构l缓存主存、主存辅存主存l存储原理 静态RAM、动态RAM、ROMl存储器与CPU的连接高速缓冲存储器(Cache)辅助存储器知识点(4)输入输出系统 输入输出系统概述lI/O系统组成：I/O软件（I/O指令）、I/O硬件（接口、设备 ）外部设备I/O接口l功能、组成I/O与主机信息传送的控制方式l程序查询l中断l存储器直接存取方式知识点(5)计算机的运算方法及运算器 讲述数的表示l进制转换l原码、补码、反码l定点数、浮点数定点运算l加减乘除浮点运算l其特殊性算术逻辑运算单元l快速进位链知识点(6)指令系统机器指令l指令格式：操作码、地址码操作数和操作类型l数据传送、
4、算逻运算、移位、转移寻址方式l与汇编语言对照学习指令格式举例CISC及RISC技术知识点(7)CPU的结构和功能CPU的结构lCU、ALU、寄存器、中断系统指令周期l取指、执行、间址、中断指令流水中断系统。知识点(8)控制单元的功能及设计方法微操作命令的分析及功能组合逻辑设计微程序设计。第一章 计算机系统概念l重点当今世界计算机的主流还是以冯诺依曼结构的 计算机为代表重点要掌握以指令流和数据流为主线的计算机工 作原理真正认识到计算机内部工作过程是逐条取指令、 分析指令、执行指令的过程重点与难点第一章 计算机系统概念l难点本章概念、名词较多学生在此章基础上，在深入学习以下各章后，逐 步加深对本章
5、的各种名词、概念及整机工作原理 的理解。l严格讲本章没太多难点初学者一时不能很快理解利掌握重点与难点第二章 计算机的发展和应用l重点了解计算机的发展史及它的应用领域目的在于激发学生学习本课程的积极性重点与难点第三章 系统总线l重点掌握系统总线在计算机硬件结构中的地位和作用多总线结构l为克服总线瓶颈问题而采用的总线进行判优和通讯控制l解决众多部件争用总线。重点与难点第三章 系统总线l难点总线的通讯控制。重点与难点第四章 存储器l重点掌握存贮器的基本功能及各类存储器读写信息的 原理l特别要注意 半导体存储器的外特性和工作原理 半导体与CPU的连接方式 这样可更加强对整机概念的理解。必须了解高速缓冲
6、存储器(Cache)、主存和外存 的组成，以及他们在存储器的层次结构中各自所 起的作用重点与难点第四章 存储器l难点学习时必须从本质上去认识各种存储芯片l由于不同的其基本单元电路是不同的设计存储芯片与CPU连接电路l关键在于存储芯片选片逻辑的确定l学生必须将以前学过的电路知识综合应用，合理选用 各种芯片，准确画出存储器与CPU的连接电路图。 重点与难点第五章 输入输出系统l重点要求掌握三种主机与I/O交换信息的方式l程序查询l程序中断lDMAl明确不同控制方式各自所需的硬件及软件编程方法尤其对中断技术应了解更深入 才能进一步加深理解整机的工作过程。重点与难点第五章 输入输出系统l难点处理中断过
7、程中有各类技术l配置相应的各类硬件l编写相应的软件程序l需记忆的内容甚多，学生只有从根本上理解每个硬件 的地位和作用，才能运用自如。要真正认识DMA与中断传送的区别l前者发生在存储周期结束时，后者发生在指令周期结 束时，这就反映了DMA有挪用存储周期的特点。重点与难点第六章 计算机的运算方法l重点掌握计算机中数的表示以及移位定点补码加减运算定点原码一位乘和两位乘及补码Booth算法定点原码和补码加减交替除法浮点补码加减运算l了解不同的运算方法对运算器结构的影响 ，以及提高运算速度采取的各种措施，包 括快速进位链的设计方法。重点与难点第六章 计算机的运算方法l难点溢出判断是各种运算方法的一个难点
8、l定点运算和浮点运算判断溢出的方法是不同的 对于浮点运算，应特别注意区分浮点数和用补码表示的浮点规格化形式 这两个概念 前者指的是真值，后者指的是机器数 由于补码规格化数的特殊约定，两者表示的数的范围是不同的。掌握原码和补码运算的最根本的区别在于对符号位的处理。l原码乘除法结果的符号均和数值部分的运算分开进行l补码乘除法结果的符号是在与数值部分的运算过程中产生的l值得注意的是机器内只设加法器，故全部减法运算实质是通过加法操 作实现的，这就有一个对减数求“补”的问题 原码除法中减去除数的绝对值，一律用加上除数绝对值的补码实现 应特别注意-x补和-x*补的区别，其中x*是真值x的绝对值。若浮点数的
9、阶码采用移码运算时，其运算规则和溢出判断规则与 补码运算是不同的。重点与难点第七章 指令系统l重点在第一章概述的基础上l深入系统地介绍指令的格式 从本质上来认识机器语言的一般特征 了解和掌握不同的地址格式和寻址方式对计算机硬件的要 求，以及掌握操作数的寻址范围和信息的加工过程。了解RISC的主要特点及其与CISC的区别。重点与难点第七章 指令系统l难点掌握设计指令格式的方法l学会根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位 数及其含义。l特别是在实际机器中，指令字长不一定等于存储字长 ，因此应格外注意各种寻址方法和地址格式的运用。 重点与难点第八章 CPU的结构和功能l重点要认识到机器的核心是C
10、PUl通过对CPU的功能和内部结构的了解，掌握机器完成 一条指令的全过程是在CPU的统一指挥下进行的掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用流水技术l为了进一步提高数据的处理能力，开发系统的并行性 ，在现代计算机中大量采用流水技术。重点与难点第八章 CPU的结构和功能l难点中断技术在现代计算机中起着重要作用l为了更好地吃透这一内容，建议结合第五章学习，便 于建立整机概念。 重点与难点第九章 控制单元的功能l重点理解控制单元为完成不同指令所发出的各种操作 命令理解指令周期、机器周期、时钟周期与操作命令 的关系。重点与难点第九章 控制单元的功能l难点微操作命令的分析多级时序系统重点与难点第十章 控制单元的设计l 重点要求初步掌握控制单元的两种设计方法进一步理解组合逻辑控制器和微程序控制器在设 计思想、硬件组成及其工作原理方面的不同。结合时序系统的概念，学会按不同指令要求，写 出其相应的微操作命令及节拍安排。重点与难点第十章 控制单元的设计l难点微程序控制是一种更规范的控制方法l学会如何确定微指令格式，编出微指令的码点是本章 的难点。重点与难点
