计算机组成原理与体系结构结构分析.ppt

本资料来源 计算机组成原理与体系结构结构知识点复习 一 课程考试的内容及基本要求主要包括计算机系统概论 计算机的逻辑部件 运算方法和运算部件 存储系统 指令系统 中央处理部件等 计算机系统概论 第一章 本章回顾了计算机的发展历史 描述了计算机系统的层次结构 计算机的性能指标 分类和应用 并重点讨论计算机的组成和工作原理 希望在同学们头脑中初步建立一个整机的概念 1 了解计算机的语言主要有机器语言 汇编语言和高级语言三种2 掌握计算机由运算器 控制器 存贮器 输入设备和输出设备等五大功能部件组成 掌握各功能部件的功能3 掌握计算机系统有机器语言 硬件或微程序 操作系统 汇编语言或中间语言 高级语言等多级层次结构 4 掌握冯 诺依曼思想的基本特点5 掌握计算机组成 体系结构和实现的内容和关系6 了解计算机的发展历史和各类计算机的特点7 了解计算机的主要应用领域 运算方法和运算部件 第二章 本章主要讨论数据在计算机中的表示方法 运算方法 运算部件的实现等问题 1 掌握数制表示和不同数制间的数据转换 二 八 十 十六进制的表示及相互转换 2 了解十进制数的编码 数字串的表示和存储 3 了解ASCII编码 BCD编码等4 掌握定点小数和整数的表示 以及原码 反码 补码 移码的表示原码 反码 补码的数据表示范围 它们所能表示的最大数 最小数 数据0 5 掌握数据类型 数据表示 数据结构的基本概念 及数据表示的原则 6 掌握并行全加器及其进位链结构串行进位与并行进位的区别 并行进位的逻辑式 7 掌握浮点数的表示 了解阶码的位数和尾数的位数对浮点数的表示有何影响数的浮点表示 规格化尾数 移码的表示 8 了解原码一位乘 补码一位乘的算法及具体运算 了解定点二位乘的算法 9 了解原码一位除法 加减交替除法 的算法及具体运算 了解补码一位除法的算法10 掌握浮点数的加减法运算 了解浮点数的乘除法运算 存储系统 第三章 本章着重介绍存贮器的各种存贮元件存贮信息的基本原理和存贮器的结构特点 1 了解主存在全机中的中心地位主存的速度和容量对整机有很大的影响 2 了解主存的分类及各类存储器的特点RAM ROM PROM EPROM E2PROM Flashmemory 3 了解主存容量 存储器存取时间和存储周期等主要技术指标4 了解主存与CPU的连接 CPU对主存的读 写过程 5 了解SRAM和DRAM存储信息的原理 各自的特点SRAM靠双稳态触发器存储二进制信息 速度快 功耗大 集成度低 DRAM利用MOS晶体管极电容 或MOS电容 上充积的电荷来存贮信息的 集成度高 功耗小 速度较低 需要刷新 6 了解ROM PROM EPROM E2PROM 工作原理和各自的特点7 掌握存储系统的扩展方法 主存贮器与CPU的连接位扩展 字扩展 字位全扩展 地址线 数据线 控制线的连接 8 掌握DRAM的常见刷新方式刷新是动态存贮器区别于静态存贮器的明显标志 集中式刷新 分散式刷新 异步式刷新的优缺点 9 掌握多体交叉存储器的工作原理它是解决主存与CPU速度差别的另一种有效方法 10 掌握cache存储器的相关概念和工作原理全相联 直接映射 组相联等 命中率 访问效率 平均访问时间等11 掌握虚拟存储器的相关概念和工作原理替换算法 指令系统 第四章 指令 指示计算机执行某种操作的命令 指令系统 一台计算机能执行的全部指令的集合 1 了解指令系统的发展2 掌握指令的基本格式及各个部分的功能 3 掌握基本的寻址方式立即寻址 直接寻址 寄存器直接寻址 间接寻址 间址 寄存器间址 变址寻址 基址寻址 堆栈寻址等 4 了解指令系统兼容性的概念硬件实现方法可以不同 指令系统可以有较大的扩充 但仍保留原来的全部指令 保持软件向上兼容的特点 5 掌握RISC和CISC的定义 各自的特点指令系统很复杂 指令条数很多的计算机为CISC 精简指令系统使机器结构更加简单合理 提高运行速度的计算机为RISC 中央处理部件 CPU 第五章 微处理器将运算器和控制器集成在一个芯片上 称之为中央处理部件 CPU 本章主要论述了CPU的组成原理 各个硬件在计算机运行过程中的作用 介绍了CPU中各个部件的操作过程及其实现方法的原理 重点讲述了程序是如何执行的 计算机怎样实现各条指令的功能 又如何保证逐条指令的连续执行过程 1 了解Intel80386微机系统的结构2 掌握控制器的组成 功能和指令的执行过程控制器的组成 程序计数器 PC 指令寄存器 IR 指令译码器 时序产生器和操作控制器部件 控制器的功能包括 取指令 分析指令 执行指令 控制程序和数据的输入与结果的输出 对异常情况和某些请示的处理 指令的执行过程中需要发出哪些控制信号 3 掌握微程序控制的基本概念 基本原理 掌握微程序控制器的组成及设计基本概念 微命令 微操作 微指令 微地址 微周期 微程序 控制存贮器CS 基本原理 当指令取入IR后 根据操作码进行译码 得到指令的第一条微指令的地址 按此地址从控制存储器中取得第一条微指令 由微指令的控制字段产生控制信号 控制相应操作 由微指令的下址字段 或根据条件修改 确定下一条微指令的地址 从控制存储器中取得下一条微指令 并执行之 4 了解指令周期 机器周期 节拍的概念指令周期是完成一条指令所需的时间 包括取指令 分析指令及执行指令所需的全部时间 机器周期是指同步控制中 被确定为全部指令执行过程中的归一化基准时间 通常等于取指时间 或访存时间 时钟周期是时钟频率的倒数 也可称为节拍 它是处理操作的最基本单位 5 掌握常见的微指令编码法 掌握产生后继微指令地址的常用方法 了解微指令格式 产生后继微指令地址的方法 以增量方式产生后继微地址 增量与下址字段结合产生后继微地址 多路转移方式 微指令格式 水平型指令 垂直型微指令 混合型微指令 6 了解组合逻辑控制器实现的方法硬布线控制又称组合逻辑控制 它是通过逻辑电路直接连线产生控制计算机各部分操作所需的控制信号的 7 掌握流水线技术及 相关 的概念数据相关 WAR WAW RAW 结构相关 控制相关 静态流水线 动态流水线 动态流水线的思想 8 掌握记分板 Tomasulo算法等技术特别是带有reorderbuffer的Tomasulo算法精确例外处理 1 填空题 20 左右 例题 若十进制数为123 625 则其十六进制数为 7B A 2 选择题 20 左右 例题 在计算机系统中 表征系统运行状态的部件是 D A 程序计数器B 累加寄存器C 中断计数器D 程序状态寄存器 二 试题类型及比例 3 简答题 20 左右 例题 冯 诺依曼思想的基本点有哪些 答 1 计算机由运算器 控制器 存储器 输入设备和输出设备五部分组成 2 采用存储程序的方式 程序和数据放在同一个存储器中 指令和数据一样可以送到运算器运算 即由指令组成的程序是可以修改的 3 数据以二进制码表示