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计算机组成原理 期末复习 北京理工大学管理与经济学院北京理工大学管理与经济学院 关磊关磊 博士博士 提纲提纲 内容回顾内容回顾 练习题练习题 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 内容回顾内容回顾 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 第1章 引言 第2章 数据表示 方法与数字逻辑 第3章 MARIE 第4章 指令系统 体系结构 第5章 存储器 第6章 指令系统 体系结构 第7章 可选择的 体系结构 第8章 性能度量 和分析 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第1章章 引言引言 硬件和软件等效原理 计算机的发展史 代次划分，主要特点 摩尔定律 计算机的分层组织结构 7个层次，名称、功能 冯诺依曼模型 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第2章章 数据表示方法与数字逻辑数据表示方法与数字逻辑 浮点表示法 基本表示形式，偏移量 浮点算法，浮点误差 字符编码 用于数据记录和传递的编码方式 5种基本的编码方式 各自的优点和不足 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第2章章 数据表示方法与数字逻辑数据表示方法与数字逻辑 错误检测与校正 循环冗余校验码：原理与应用 海明编码：原理与应用 数字逻辑 组合逻辑电路：加法器、译码器、多路复用器 时序逻辑电路：寄存器 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第3章章 MARIE：简单计算机模型：简单计算机模型 计算机基本组成 CPU：寄存器、ALU、控制单元 总线：分类方式 时钟、输入/输出子系统 存储器：低位交叉、高位交叉 中断 MARIE 体系结构 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第3章章 MARIE：简单计算机模型：简单计算机模型 MARIE 指令系统体系结构：RTL 指令执行过程：取指-译码-执行 编译程序和汇编语言 硬件译码和微程序控制译码 实际的计算机体系结构 CISC vs RISC 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第4章章 指令系统体系结构指令系统体系结构 指令格式 指令集特征 指令系统设计：指令集性能影响因素 大端与小端位序 内部存储机制，操作数数目与指令长度，扩展操作 码 指令类型 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第4章章 指令系统体系结构指令系统体系结构 寻址方式 立即，直接，间接，寄存器，变址，基址 指令流水线 基本原理 流水线冲突的类型与解决思路 真实案例 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第5章章 存储器存储器 存储器的类型 存储器的层次结构 概念，层次，引用的局部性 高速缓存存储器 映射模式：直接映射，全关联，组关联 置换策略，有效存取时间和命中率 写策略：写通，回写 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第5章章 存储器存储器 虚拟存储器 基本概念 分页 vs 分段 有效存取时间 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第6章章 输入输入/输出和存储系统输出和存储系统 AMDAHL定律 输入/输出体系结构 控制方法：四种 I/O总线操作 磁盘技术 硬盘：原理、时间性能 软盘：原理、文件分配表 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第6章章 输入输入/输出和存储系统输出和存储系统 光盘：原理、分类 磁带：原理、分类 独立磁盘冗余阵列 7种基本结构，混合RAID系统 数据压缩 基本原理：熵 统计编码：赫夫曼编码，算数编码 LZ字典系统 图片压缩 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第7章章 可选择的体系结构可选择的体系结构 CISC vs RISC 富林分类法：原则，局限性 并行和多处理器体系结构 超标量和VLIW体系结构，矢量处理器 互连网络，共享存储器的多处理器，分布式计算 新的并行处理方法 数据流计算，神经网络，脉动阵列 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 各章重点内容和主要知识点各章重点内容和主要知识点 第第8章章 性能度量和分析性能度量和分析 基本的计算机性能方程 数学预备知识 基准 CPU性能优化 分支优化：延迟转移，分支预测 代码优化 磁盘性能 基本概念，逻辑性能 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 完整的计算机系统应包括完整的计算机系统应包括_。 A 运算器、存储器和控制器运算器、存储器和控制器 B 外部设备和主机外部设备和主机 C 主机和实用程序主机和实用程序 D 配套的硬件设备和软件系统配套的硬件设备和软件系统 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 运算器虽由许多部件组成，但核心部分是运算器虽由许多部件组成，但核心部分是_。 A 数据总线数据总线 B 算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元 C 多路开关多路开关 D 累加寄存器累加寄存器 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 下列因素下列因素中中，与，与Cache的命中率无关的是的命中率无关的是_ A 主存的存取时间主存的存取时间 B 块的大小块的大小 C Cache的组织方式的组织方式 D Cache的容量的容量 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 计算机的外围设备是指计算机的外围设备是指_。 A 输入输入/输出设备输出设备 B 外存储器外存储器 C 远程通信设备远程通信设备 D 除了除了CPU 和内存以外的其它设备和内存以外的其它设备 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 Cache是为了解决是为了解决CPU和主存之间和主存之间_不不 匹配而采用的一项重要硬件技术。而虚拟存储匹配而采用的一项重要硬件技术。而虚拟存储 器是为了解决器是为了解决CPU和主存之间和主存之间_不匹配不匹配 而采用的一项重要技术。而采用的一项重要技术。 速度；容量。速度；容量。 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。 指令周期指令周期：CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的从内存取出一条指令并执行这条指令的 时间总和。时间总和。 CPU周期周期：又称机器周期，又称机器周期，CPU访问一次内存所花的时访问一次内存所花的时 间较长，因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定间较长，因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定 义。义。 时钟周期时钟周期：通常称为节拍脉冲或通常称为节拍脉冲或T周期。一个周期。一个CPU周期周期 包含若干个时钟周期。包含若干个时钟周期。 它们的关系如下图所示：它们的关系如下图所示： 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 2014年6月 北京理工大学管理与经济学院 关磊 博士 练习题练习题 发送数据为：发送数据为：1010001101，生成多项式为，生成多项式为 G(x)=x5+x4+x2+1，求实际发送的循环冗余码。，求实际发送的循环冗余码。 根据生成多项式根据生成多项式G(X)得除数为得除数为11010