计算机组成原理复习资料[2].docx

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1、 计算机组成原理复习资料计算机组成原理是播送电视高校计算机专业本科生核心硬件课程，必修，是进一步学习计算机系统构造和其他有关课程的根底。本课程重点是讲授简洁、单台计算机的根本组成原理及内部运行机制。课程内容的工程性、技术性、好用性都比较强，因此，在传授计算机组成的原理性学问之外，还应有较多的设计及试验技能训练。设计及试验技能训练主要通过教学试验环节进展，因此，完成教学试验和平常的课外作业是可以进入考试的先决条件之一，这两项成果占课程总成果的20%的比例，很重要，也是在听课和自学的根底上，加深对原理性学问理解的重要环节。 主教材是本课程最主要的教学媒体，是教学及考试的根本根据。本课程教学大纲规定

2、的详细内容，主要将通过本教材表达出来。期末考试主要考核同学对该课程中原理性和技术方面的学问驾驭的程度。全教材共分5章，其中第一章内容不作为期末考试的要求，属于考试的部分只限于第2章到第5章的内容。详细要求以每一章的“本章主要教学内容中表达为根据，参照平常所留作业题目和“计算机组成原理试题类型及解答，这里无须一一列举。 还有两点要特殊强调一下，复习时的留意力，一是不应当放在教材中某些实例、线路的详细内容方面，二是不应当太多地关注详细技术微小环节方面，还是要更多地驾驭及理解计算机组成有关的原理性学问，和带有确定主导意义的技术思路方面的内容。举几个例子看一看： 数制转换，定点小数和整数的原、反、补码

3、表示；补码加减运算，原码一位乘除运算，浮点数表示和运算等是重点内容，作业和模拟试题中都有所表达；还有定点运算器的功能、组成、限制及运用方法应原理性的驾驭，但并不要求记住Am2901芯片这个详细运算器实例的有关内容；数据编码的某些概念也该驾驭，例如位权、有权码及无权码，检错纠错码的实现思路等。 对指令系统的要求，指令的功能支配，指令格式和寻址方式内容是重点，限制器的功能及组成包括微程序的和组合逻辑的限制器，指令的执行步骤等要的确驾驭，这在作业和模拟试题中有明确表达，包括微程序的和组合逻辑的限制器中用到的一些重要部件的有关内容。其中指令执行步骤以模拟试题中的答法类似教材160和161页的书写方式为

4、根本要求，切不行强行记忆类似教材175页及其之后几页给出的微指令的有关内容，也不必记忆教材194页及其之后几页给出的指令执行流程的微小环节内容和197、198页上的设计有关逻辑表达式的详细问题，应把这里的详细内容提升到指令执行步骤的划分和连接关系方面来。多级存储器系统的根本组成，各级存储器所用介质的特性，多级构造存储器构造应满意的原那么，以及它得以高效运行的原理；主存储器、高速缓冲存储器、虚拟存储器各自的组成及运行原理；最终那么是外存储设备磁盘、磁带、光盘的组成及运用，有关磁盘阵列和容错方面的学问要驾驭，属于概念性学问较多。以作业和模拟试题的有关题目为参照，并用下面几举话把握本章内容纲要：存储

5、器，三级穿， 部分、一样 且包含，提速、主体、扩容量， 缓存、主存、虚存盘；字位扩展、体穿插， 完全、干脆、组相联，段表、页表和快表， 盘、带、阵列 容错连。计算机输入/输出子系统的组成、功能、运行方式、详细运用方法等为主线索，包括计算机总线、输入/输出接口和输入/输出设备3个层次的逻辑部件和设备。包括必要的一些原理性学问，更多地从好用的角度，来驾驭上述有关内容。正象我们始终强调的，所给出的各种各项实例，是为了深化地理解有关原理学问，并不要求同学们去强行记忆这些实例本身的详细组成微小环节、完成的详细功能、技术指标、详细运用方法等微小环节内容。输入/输出设备的种类繁多，特殊强调以点阵式方式运行的

6、设备的组成及其工作原理。总线组成的一般性的粗浅学问，总线运用中通常会遇到的根本概念，如单总线及多总线、总线周期及总线周期类型、总线的等待状态、成组数据传送方式等内容。通用可编程接口的一般组成，常用的输入/输出方式，重点是程序中断和干脆内存访问DMA方式。以作业和模拟试题的有关题目为参照，并用下面几举话把握本章内容纲要：直控、中断、DMA， 总线、接口及设备，主总、部分 慢扩展， 周期、方式、等待催；识别、缓冲和限制， 状态、中断等相随，一般组成 和 原理， 显示、键盘、打印机。 附 录 计算机组成原理 试题类型及解答 一10分 1将十进制数 +107/128 和52化成二进制数，再写出各自的

7、原码、反码、补码表示符号位和数值位共8位。 答案： +107/128 = 0. 52 = 原码表示 反码表示 补码表示 考核的学问点： 1十进制的小数、整数转换为二进制数 2二进制的小数、整数的原码、反码、补码表示 技巧性问题： 转换+107/128时，承受的不是先变其为小数之后再转换，而是先转换107，再确定小数点位置，因为128 = 27，小数点左移7位即可。 10分 2. 按你的理解，画出一个相对完好的定点运算器的示意组成 框图，包括入出数据和根本的限制信号。结果输出 答案：状态输出 ALU最低位进位输入多路选通门多路选通门乘商存放器 通用 存放器组数据输入多路选通门多路选通门 限制信号

8、：选择ALU操作功能，选择参与运算的数据，结果处理方案 考核的学问点： (1) 定点运算器的功能及组成， (2) 运算器的限制及运用。 10分 3. 设 A= 0.%2-3, B= 0.%2-2, 首先将A、B表示为规格化的浮点数，要求阶码用4位含阶码符号移码表示，尾数用8位含浮点数的符号原码表示；再写出A+B的计算步骤和每一步的运算结果。答案：0.%2-3的浮点数的格式： 1 0101 0.%2-2的浮点数的格式： 0 0110 计算A+B：(1)求阶差：xE x = x 01010110 x = 0001 (2)对阶： A变为 1 0110 (3)尾数相加 11 双符号位补码相加 + 00

9、 00 (4) 规格化：左规，尾数为 0 ，阶码为0101 (5) 无舍入操作，亦不溢出， 故最的终浮点数格式的结果： 0 0101 ， 即 +0.% 2-3。考核的学问点：1 浮点数的格式及表示； 2 浮点数的加、减运算。二 8分 1. 举例说明计算机中常用的四种寻址方式存放器寻址，存放器间接寻址，变址寻址，堆栈寻址，从形式地址到得到操作数的寻址处理过程。 答案： 1存放器寻址，形式地址为存放器名或编号，存放器中的内容为操作数； 2存放器间接寻址，形式地址为存放器名或编号，存放器中的内容为操作数的地址，再读一次内存得到操作数； 3变址寻址，形式地址为变址存放器名或编号和变址偏移值，把变址存放

10、器中的内容及变址偏移值相加得到操作数的地址，再读一次内存得到操作数； 4堆栈寻址，通常形式地址为将写入堆栈的、或接收堆栈读出内容的存放器名或编号，指令中不干脆给出内存地址，而是选用默认的堆栈指针存放器中的内容为内存地址，读写堆栈总伴有修改堆栈指针的操作。考核的学问点：(1) 指令格式及指令中的操作数地址表示； (2) 形式地址及实际地址的概念； (3) 寻址的处理过程。 10分2原理性地说明ADD R0,R1指令、条件相对转移指令的指令格式和执行步骤。答案： ADD R0，R1，指令中给出操作码和R0、R1的编号， 指令执行步骤： 1 程序计数器PC的内容送地址存放器 2 读内存，读出内容送指

11、令存放器IR； PC内容+1增量； 3 R0、R1送ALU，ALU执行加运算，运算结果存回R0存放器； 保存运算结果的特征状态。 4 检查有无中断恳求，有，那么响应中断，无那么转入下一条指令的执行过程。 条件相对转移指令，指令中给出操作码和相对转移偏移值，条件转移要根据的转移推断条件； 指令的执行步骤： 其中1、2步的取指和最终一步的判中断同前一条指令的处理， 3 执行条件转移指令时，要判别指定的条件，假设为真， 才执行：尚未修改的PC内容送ALU，相对转移偏移值送ALU， ALU执行加操作，结果送入PC； 否那么依次地进入下一条指令的执行过程；考核的学问点： 1 典型指令的指令格式设计； 2

12、 典型指令的执行步骤设计； 12分3说明计算机的组合逻辑限制器和微程序限制器在组成和运 行原理两个方面的同异之处，比较它们的优缺点；答案： 组合逻辑的限制器和微程序的限制器是计算机中两种不同类型的限制器，其共同点是：根本功能都是供应计算机各个部件协同运行所须要的限制信号，组成部分都有程序计数器PC，指令存放器IR，都分成几个执行步骤完成每一条指令的详细功能；不同点主要表如今：处理指令执行步骤的方法，供应限制信号的方案不一样，组合逻辑限制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路干脆给出应供应的限制信号，其优点是运行速度明显地快，缺点是设计及实现困难些，但随着大规模现场可编程集成电路的出现

13、，该缺点已得到很大缓解；微程序的限制器是通过微指令地址的连接区分指令执行步骤，应供应的限制信号是从限制存储器中读出来的，并经过一个微指令存放器送到被限制部件的，其缺点是运行速度要慢一些，优点是设计及实现简洁些，易于用于实现系列计算机产品的限制器，理论上可实现动态微程序设计。考核的学问点：(1) 组合逻辑和微程序的两种限制器的功能及组成； 2组合逻辑和微程序的两种限制器的运行原理； 3组合逻辑和微程序两种限制器的应用场合及优缺点。三 10分1说明多级构造的存储器系统是建立在什么原理之上的？说明什么是多级构造存储器系统中的一样性原那么和包含性原那么？答案：建立在程序运行的部分性原理之上的，即在一小

14、段时间内，运行的程序只运用少量的指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中在存储器的一小片存储区域中，指令依次执行比转移执行的比例要大，故可以按对所运用的指令和数据的急迫和频繁程度，将其存入容量、速度、价格不同的存储器中，从而获得更高的性能价格比。 一样性原那么，指保存在不同级的存储器中同一个数据必需有一样的值；包含性原那么，指保存在内层存储器靠近CPU中的数据确定也被保存在外层存储器中，即保存在内层存储器中的数据只是已保存在外层存储器中更多数据中的一小部分的复制品。考核的学问点：1 多级构造的存储器系统的运行原理； 2 多级构造存储器系统运行的必备条件根本原那么； 10分2. 用

15、16K%8 bit 的静态存储器器件实现64K%16 bit的主存储器系统，按字寻址，请设计并画出该主存储器的逻辑框图，说明地址总线和数据总线的位数，该存储器及16位字长的CPU的连接关系。答案： 该存储器所用器件的容量为16K%8 bit，为实现64K的总容量，要用4片存储器芯片实现字扩展，为实现16位的字长，每个字要用2片芯片实现位扩展，故该主存总计用8片存储器芯片实现。要寻址64K字，内存地址应为16位；CPU及内存字长为16位，故数据总线也应为16位。8816 CPU16 地址存放器译码器14位片选信号读写限制信号送到每个内存片，省略未画。考核的学问点：1 动态及静态存储器芯片的不同特

16、性； 2 内存系统及CPU之间的连接关系； 3 静态存储器系统中的字、位扩展技术； 4 高速缓冲存储器系统的实现和读写原理。四 10分1说明通用可编程输入/输出接口电路中通常应包括那些组成部件，各自的主要功能是什么？通用可编程接口一词中的通用和可编程是何含义。答案：设备识别电路，用于CPU找到要用的设备；数据缓冲输入/输出存放器，用于解决CPU及设备间交换数据时的缓冲问题；限制存放器，用于存放CPU送到接口的限制嘱咐等；状态存放器，指出设备的运行状态，供CPU查询；中断逻辑电路，用于记忆中断恳求，处理屏蔽中断，响应中断及处理等；其它可能有关的电路如电平转换、串并行转换等。通用可编程接口一词中的

17、通用，是指该接口电路有多种功能和用法，可编程那么指可以用计算机指令指定该接口的功能、运行方式、运行限制参数等。考核的学问点： 1 输入/输出接口中的功能电路的组成； 2 通用、可编程接口电路中的有关概念； 3 通用、可编程接口电路的初始化和运用问题；5分 2. 说明激光打印机原理性组成和完成打印操作的运行过程；答案： 激光打印机原理性组成，记录鼓，带电器，印字机限制器，碳粉盒，打印纸及其走纸机构，转印装置，加热部分等；打印操作的运行过程：带电器在记录鼓外表充一层电荷，印字机限制器把要打印的内容如字符的点阵信息以激光束的形式照耀到已带电的记录鼓外表，以放掉无打印点要求的全部位置上的电荷，当记录鼓

18、转动到碳粉盒处，有打印点要求的位置上的电荷会将碳粉吸引上来，当带有碳粉字形的记录鼓转动到转印装置处时，打印纸正处在记录鼓和转印装置之间，转印装置上所加的更强的反向电荷将把记录鼓上所带有字形碳粉吸引到打印纸上，加热部分将把纸上的碳粉熔化并烘干，使已在打印纸上的字形坚实地保存下来，完成了打印过程。考核的学问点： 1激光打印机原理性组成； 2激光打印机完成打印操作的运行过程； 3最常用的输入/输出设备的组成及其运行原理。 5分3. 总线上的BURST传送方式成组数据传送及正常传送方式的区分是什么 简要说明一次中断的响应及处理过程。答案：总线上的BURST传送方式是通过一次地址时间跟屡次数据时间，高速完成一组多个数据传送；正常传送方式是通过一次地址时间跟一次数据时间来完成一个数据传送过程； 一次中断的响应及处理过程： 当有中断恳求时，假设此时系统允许中断，CPU正在处理的程序的优先级比正在恳求的中断优先级低，又到了一条指令执行完毕时刻，那么CPU将可以响应中断。处理中断的过程：关中断；保存断点，保存现场；判中断源并转中断效劳程序；开中断；执行中断效劳程序；关中断；复原现场，复原断点；开中断；返回断点。考核的学问点： 1总线的两种正常及BURST工作方式； 2响应中断的条件刚好刻；3一次中断的完好处理过程。 4常用的输入/输出方式； 5DMA接口的组成及DMA的工作过程。