计算机组成原理考研复习

《计算机组成原理考研复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理考研复习（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、计算机组成原理 考研复习,计算机专业课分值与题型,分值 数据结构 45分； 组成原理 45分； 操作系统 35分； 计算机网络 25分 题型 单项选择题（40题，每题2分，共80分） 综合应用题 （7题，共70分）,计算机组成原理的考查目标,2010年计算机考研统考大纲对计算机组成原理的考查目标定位为理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念；理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法；能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，

2、并能对一些基本部件进行简单设计。 与2009年的大纲相比，2010年的大纲没有发生变化。,本课程学习方式,建立知识结构 讲解习题 课堂练习与课外作业相结合 课后自我复,第一章 计算机系统概述,考点分析： 计算机系统概述一章几乎没有出综合应用题的可能，大部分知识点只要了解就可以了。,计算机系统概述,计算机发展历程（了解） 计算机系统的层次结构 （了解） 计算机硬件的基本组成 计算机软件的分类 计算机的工作过程 计算机的性能指标 （理解） 要注意，这些概念在后续章节中会经常出现，需要熟练掌握,计算机系统概述,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 计算机系统计算机硬件

3、、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。 计算机硬件计算机的物理实体。 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。,计算机系统概述,冯诺依曼计算机的特点是什么 解：冯氏计算机的特点是： 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中； 指令由操作码、地址码两大部分组成； 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； 以运算器为中心（原始冯氏机）。,计算机系统概述,解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长、吞吐量 MIPS、BIP

4、S、MOPS、MFLOPS、响应时间、CPU执行时间、CPU时钟周期、,主机是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成； CPU中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；（早期的运、控不在同一芯片上） 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；,存储字长一个存储单元所存二进制代码的位数； 存储容量存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述） 机器字长CPU能同时处理的数据位数； 指令字长一条指令的二进制代码位数

5、； 吞吐量在单位时间内中央处理器（CPU）从存储设备读取-处理-存储信息的量。 响应时间指用户发出请求或者指令到系统做出反应（响应）的时间。 通常为节拍脉冲或周期，它是处理操作的最基本的单位。,MIPSMillion Instructions 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； BIPSBillion Instructions Per Second，每秒执行百万条指令数； MFLOPSMillion Floating-point Operations Per Second每秒执行百万条浮点数操作；,计算机系统概述,指令和数据都存于存储器中,计算机如

6、何区分它们？ 计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的既为数据。 另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。,第二章 数据的表示与运算,考点分析： 数据的表示与运算一章可考的点多，但单独出现在综合应用题中的可能性不大。数在机器中的不同表示方法及其相互转换时选择题的一个常考点,数据的表示与运算,数制与编码（掌握） 进位计数制及其相互转换 真值和机器数 BCD编码 字符与字符串 校验码 P66,习题,设有一信码字 a1a2a3a4=1011,需要用偶校验的汉明码进行传

7、送，试编出该信息的汉明码。若接收端a3变为0，如何发现，如何纠正？,1.6.3 海明校验码 Hamming codes,目的：不仅能检测出单错，还能校正单错 方法：增加校验位及相应的异或运算,以四位信息位B4 B3 B2 B1为例，在传输前生成它的海明校验码： (1)位数：N=K+r2r-1 位序： 7 6 5 4 3 2 1 B4 B3 B2 P3 B1 P2 P1, 校验位的生成公式： P3 B4 B3 B2 P2 B4 B3 B1 P1 B4 B2 B1 偶校验,对传输后的海明码进行检错和校错：, 校验和：S3 B4 B3 B2 P3 S2 B4 B3 B1 P2 S1 B4 B2 B1

8、 P1, 当S3 S2 S1 = 0时，接收到的信息是正确的； 当1S3 S2 S1 7时，则S3 S2 S1所表示的二进制值 便是出错的那一位的位序值。,例：接收到的海明码为： 7 6 5 4 3 2 1 B4 B3 B2 P3 B1 P2 P1 0 0 0 1 0 1 0,则 S3 S2 S1 =110，表示第6位(B3 )出错，改0为1。,1,表1-7 出错表的确定,1. 每个校验位P必分布在2k位上，使其仅在一个校验和S中 出现； 2. 信息位B分布在非2k位上，使其在一个以上的校验和S中 出现； 3. 若传送后海明码中的某一位出错，则将影响它所在的校 验和Si , 故能得到它的位序值

9、，即可实现其单错的定位 和校错。,习题：,信息字段代码为: m(x) =1011001 g(x)=x4+x3+1 CRC是多少？,循环冗余校验码 Cyclic Redundancy Check,CRC码是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。 生成CRC码的基本原理：任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应。,CRC码集选择的原则,若设码字长度为N，信息字段为K位，校验字段为R位(N=K+R)，则对于CRC码集中的任一码字，存在且仅存在一个R次多项式g(x)，使得 V(x)=A(x)g(x)=xRm(x)+r(x

10、); 其中: m(x)为K次信息多项式， r(x)为R-1次校验多项式， g(x)称为生成多项式： g(x)=g0+g1x+ g2x2+.+g(R-1)x(R-1)+gRxR 发送方通过指定的g(x)产生CRC码字，接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC码字 。 借助于多项式除法，其余数为校验字段。,例如：信息字段代码为: 1011001； 对应m(x)=x6+x4+x3+1 假设生成多项式为：g(x)=x4+x3+1； 则对应g(x)的代码为: 11001 x4m(x)=x10+x8+x7+x4 对应的代码记为：10110010000； 采用多项式除法: 得余数为: 1010 (即校验字段

11、为：1010） 发送方：发出的传输字段为: 1 0 1 1 0 0 1 1010 接收方：使用相同的生成码进行校验:接收到的字段/生成码（二进制除法）如果能够除尽，则正确，,除法没有数学上的含义，而是采用计算机的模二除法，即，除数和被除数做异或运算。进行异或运算时除数和被除数最高位对其，按位异或。,1011001 0000 - 11001 - = 01111010000 1111010000 - 11001 - = 0011110000 11110000 - 11001 - = 00111000 111000 - 11001 - = 001010,数据的表示与运算,定点数的表示与运算（熟练掌握

12、） 定点数的表示 无符号数的表示和有符号数的表示 定点数的运算 定点数的移位运算（注意算术移位右移时最高位的确定）； 原码定点数加减运算；补码定点数加减法运算；定点数乘除运算；P87 溢出概念和判别方法,数据的表示与运算,浮点数的表示与运算（掌握） 浮点数的表示 浮点数的表示范围； IEEE754标准P44 浮点数的加减运算 要能够描述出浮点数加减运算的步骤，注意浮点数的规格化,数据信息,指令信息,数值型数据,非数值型数据,产生控制信号的基本依据,第1节 数据型数据的表示,2.1.1 进位计数制,要求掌握二进制数、八进制数、十六进制数、十进制数之间的相互转换。,2.1.2 带符号数的表示,1、

13、真值与机器数,机器数：在计算机中使用的连同数符一起数码化的数。,真值：正负号加绝对值表示的数值。,常用的机器数表示形式有原码、补码和反码。,例如：设机器字长为8位，有如下真值的原、补、反码,无符号整数,定点整数,定点小数,0000000011111111,0255,-127127,-128127,-(1-2-7) (1-2-7),-1 (1-2-7),1,2-7,2.1.3 定点数与浮点数,1、定点数,设机器字长8位，则一些定点数的表示范围如下：,分辨率,浮点数机器格式：,R：阶码底，隐含约定，与尾数基数相同。,E：阶码，为定点整数，补码或移码表示。 其位数决定数值范围；,阶符表示数的大小。,

14、M：尾数，为定点小数，原码或补码表示。 其位数决定数的精度；,数符表示数的正负。,最高有效位绝对值为1,2 、浮点数,（1）典型浮点数格式,Ms：尾数的符号位，也是整个浮点数的符号位。,（2） 表示范围,表示范围：,-231 231 (1-2-9),例：某规格化浮点数用补码表示，其中阶码6位，含1位阶符；尾符1位，尾数9位。,阶符1位，阶码k位，补码表示，以2为底； 数符1位，尾数n位，补码表示，规格化。,绝对值最大浮点负数：,最大浮点正数：,最小浮点正数：,阶码为最大数：,尾数为绝对值最大的负数：,-1,尾数为最大数：,阶码为最大数：,阶码为最小数：,尾数为最小正数：,2-1,最小绝对值：,

15、2-33,（3） 实用浮点数格式,IEEE754标准的32位浮点数格式为：,阶码,S ,尾数,数符,31 30 23 22 0,阶码：8位以2为底，阶码 = 阶码真值 + 127 。,尾数：23位，采用隐含尾数最高位1的表示方法， 实际尾数24位，尾数真值 = 1 + 尾数,S：数符，0正1负。,这种格式的非0浮点数真值为：,（3） 实用浮点数格式,例如：试将-（0.11）用IEEE短实数浮点格式表示出来。,阶码,S ,尾数,数符,31 30 23 22 0,阶码：阶码 = 阶码真值 + 127= -1+127=126=（01111110）,尾数：为 0.100 0,2,数符：为1,2,该浮点代码为 1,01111110,100 0,阶码8位,尾数23位,浮点数加减运算的步骤,对阶 尾数相加 规格化 当运算结果的尾数不是11.0xxxx或00.1xxxx的形式时 当尾数的符号位为01或者10时需要右规 右规的方法是尾数连同符号位右移