计算机组成原理重点难点(复习)

1、.课程期末复习第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机发展简史计算机系统层次结构计算机体系结构计算机组成冯*诺依曼体系结构计算机分类计算机工作步骤计算机结构与功能知识结构知识结构*重 点 本章重点突出计算机组成的概貌和框架，由此简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由I/O存储器CPU存储器I/O 的过程，是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度，但其最根本的组成原理还是基于冯诺依曼的结构。 *难 点 本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，只要建立

2、计算机组成的框架即可。对指令和数据都以0 或1 代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。 考核知识点1.计算机的硬件基本知识，要求达到“理解”层次1.1 计算机的五个基本功能部件及其相互关系1.2 计算机各功能部件的基本功能1.3 各功能部件的连接方法1.4 基本概念：寄存器、算术逻辑单元、存储器、字、字节、容量、字长、数据、地址、指令流、地址流、CPU、主机、总线、兼容、主存、辅存2. 计算机软件的概念，要求达到“了解”层次2.1 软件的基本概念及其和硬件之间的关系2.2 系统软件、应用软件的概念2.3 计算机系统的层次结构以及虚拟机的概念2.4 软件与硬件的等价性

3、的概念3.程序设计语言的概念，要求达到“了解”层次3.1 机器语言、汇编语言、高级语言和应用语言的概念第三章系统总线第三章系统总线第三章系统总线总线基本概念总线的分类总线的特性及性能指标总线结构总线结构举例总线举例总线控制知识结构知识结构*重 点 要求掌握总线的基本概念、总线的类型、总线控制器和总线接口的结构原理；理解总线在计算机系统中的作用，深入了解总线的裁决方式和总线的同步方式。 * *难难 点点 各种总线中数据传输方式，包括传输过程、同步方式和控制方式的理解掌握。 考核知识点1.总线的基本概念，要求达到“理解”层次1.1 总线的基本概念1.2 总线的各种类型1.3 总线的连接方式1.4

4、总线中同步通信和异步通信的概念 2.总线控制，要求达到“理解”层次2.1 总线控制的概念2.2 链式查询、计数器定时和独立请求方式3.总线接口，要求达到“简单应用”层次3.1 总线中串行、并行等信息传送方式3.2 总线接口的基本概念3.3 串行通信接口的结构特征和工作原理 第四章存储器第四章存储器第四章存储器存储器系统概述存储器的分类存储器的层次结构主存储器随机读写存储器存储器的扩展只读存储器知识结构知识结构提高访存速度的措施高速缓冲存储器辅助存储器* *重重 点点 掌握存储器芯片的类型和各主要存储器芯片的工作原理；掌握扩展存储器容量的技术，能够用给定的存储器芯片按要求设计主存，从而深刻理解存

5、储器的构成原理；掌握cache和虚拟存储器的构成原理，能够分析cahce和的命中情况。通过对命中情况的分析，对cahce和外存储器的工作原理有深入的理解。 *难 点 难点是存储器芯片的原理和工作时序，主存的容量扩展技术、cache的分析。 考核知识点1.存储器的构成，要求达到“综合应用层次1.1 静态存储器和动态存储器的基本单元工作原理1.2 存储器芯片的阵列结构原理和地址译码方式1.3 各种只读存储器芯片的分类特征1.4 只读存储器存储单元的工作原理1.5 存储器的字位扩展连接方式2.存储系统的构成，要求达到“理解”层次2.1 多体交叉存储器的基本原理2.2 相联存储器的基本原理2.3 层次

6、化存储体系的概念 3.高速缓冲存储器，要求达到“理解”层次3.1 cache的工作原理3.2 各种cache地址映象方式的分析3.3 cache地址中各字段长度的计算3.4 各种cache替换策略和更新策略4.磁盘存储设备，要求达到“理解”层次4.1 磁记录原理与记录方式4.2 硬磁盘存储器的基本组成、信息组织方式4.3 硬磁盘控制器的分类、原理 第五章输入输出系统第五章输入输出系统第五章输入输出系统输入输出系统概述外围设备定时方式外设与主机的联接方式数据传输的控制方式程序查询方式及接口DMA方式程序中断方式知识结构知识结构通道控制方式输入输出设备工作原理* *重重 点点 要求掌握计算机输入输

7、出系统的基本功能要求掌握计算机输入输出系统的基本功能和原理，理解和原理，理解CPUCPU与外围设备交换数据的方式；与外围设备交换数据的方式；掌握数据传输的控制方式、中断的概念、掌握数据传输的控制方式、中断的概念、DMDM以及输入输出通道的原理；能够区别各种输入以及输入输出通道的原理；能够区别各种输入输出方式的特点，能够分析和设计中断判优电输出方式的特点，能够分析和设计中断判优电路，能够分析和设置中断屏蔽字。路，能够分析和设置中断屏蔽字。 * *难难 点点 难点是中断的概念与过程、DMA以及通道方式的概念及其工作过程。 考核知识点1.基本的输入输出方式，要求达到“理解”层次1.1 外围设备的定时

8、方式和寻址方式1.2 CPU与外围设备的信息交换方式1.3 外围设备的编址方式1.4 程序查询方式的输入输出接口1.5 程序查询的数据输入输出方式2.程序中断方式；要求达到综合应用”层次2.1 中断的基本概念和中断的过程，理解产生中断的原因和作用2.2 中断方式的输入和输出接口2.3 单重中断的概念和判优方法2.4 多重中断的概念和判优方法2.5 中断屏蔽字的设置方法，多个中断的响应顺序 3.DMA方式，要求达到“理解”层次3.1 DMA方式的基本概念3.2 DMA数据传送方式3.3基本的DMA控制器结构原理3.4 DMA控制器结构的工作过程第六章计算机的运算方法第六章计算机的运算方法第六章计

9、算机的运算方法数据的表示方法数的机器码表示定点数的加、减法运算定点数的乘法运算定点数的除法运算浮点数的乘除运算浮点数的加减运算知识结构知识结构算逻单元的结构运算器的基本结构* *重重 点点 要认识到计算机内部的各种运算与人们习惯的运算是不同的，不仅运算方法有差异，就是数的表示也不同。要求掌握计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示，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，以及浮点补码加减运算。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。 * *难难 点点 难点是原码和补

10、码运算的最根本区别在于对符号位的处理。原码乘除法结果的符号均和数值部分的运算分开进行，而补码乘除法结果的符号是在数值部分的运算过程中自动形成的。值得注意的是机器内只设加法器，减法运算是通过加法操作实现的，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。应注意-x补和-x*补的区别，其中x*是真值x的绝对值。 第二个难点是，若浮点数的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。 考核知识点1.数据的表示方法，要求达到“应用”层次1.1 各种进位计数制，二、八、十、十六进制数的相互转换1.2 定点整数和定点小数的编码1.3 原码、补码、

11、反码和移码的概念、编码方法和定义范围1.4 浮点数的编码原理、数值范围和规格化方法1.5 浮点数的编码的IEEE标准2.定点数加法、减法运算，要求达到“应用”层次2.1 补码加法和减法的方法2.2 溢出的概念和检测的方法2.3 定点加法器和减法器的结构原理2.4 快速进位的原理3.定点数乘除法运算，要求达到“应用”层次3.1 原码和补码位乘法的运算方法及其算法流程3.2 乘法器的结构原理3.3 原码一位除法的运算方法及其算法流程3.4 除法器的结构原理4.定点运算器的组成和结构，要求达到“理解”层次4.1 算术逻辑功能部件的结构原理4.2 定点运算器的基本结构5.浮点数运算方法和浮点运算器，要

12、求达到“理解”层次5.1 浮点数的运算过程5.2 浮点数的规格化、舍入、溢出判断的基本概念和方法 第七章指令系统第七章指令系统第七章指令系统指指令令系系统统概概述述指令系统的发展与性能要求指指令令的的格格式式指令的寻址方式指令的分类知识结构知识结构指令系统发展方向* *重重 点点 要求了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能，而一旦计算机的指令系统确定以后，计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响，掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。还应了解RISC 的主要特点及其与CISC

13、 的区别。 * *难难 点点 要求掌握设计指令格式的方法,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。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。考核知识点1.指令格式和指令编码，要求达到“理解”层次1.1 操作码的编码方式和扩展编码方法1.2 地址码的概念和编码方法1.3 地址码以及指令格式类型1.4 常用指令的助记符2.操作数的存储及其寻址方式，要求达到“应用”层次2.1 各种操作数的寻址方式2.2 堆栈的概念、实现方式以及应用场合2.3 各种寻址方式下的地址计算方法2.4 两种数据存储字节顺序的概念3.指令系统，要求达到“理解

14、”层次3.1 指令状态位的含义和形成方式3.2 常见指令的功能特征3.3 CISC和RISC系统的概念和特征第八章CPU 的结构和功能第八章第八章CPU CPU 的结构和功能的结构和功能CPU的功能CPU的基本组成指令周期用指令流程图表示指令周期时序信号产生器知识结构知识结构CPU控制方式CPU的中断系统流水线处理器-流水线原理* *重重 点点 要认识到机器的核心是CPU，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，而且CPU 在不同的工作周期内访存的性质是不同的。此外还应掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用，以及为了进一步提高数据的处

15、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。 * *难难 点点 难点是对于指令执行过程的理解。 考核知识点1.基本概念，要求达到“理解”层次1.1 中央处理器的功能范围1.2 中央处理器的基本组成1.3 各种寄存器的功能特征2.指令的执行过程，要求达到“综合应用”层次2.1 指令周期的基本概念2.2 典型运算指令、访存指令和控制指令的指令周期2.3 指令的完整执行过程2.4 指令周期的概念和方框图表示方法3. 时序系统要求达到“理解”层次第九章控制单元的功能第九章控制单元的功能第九章控制单元的功能控制单元模型指令执行的过程中的操作指令系统*控制单元指令操作流程知识结构知识结构*

16、*重重 点点 掌握控制单元是CPU的一部分，计算机无论完成什么任务，都是在控制单元控制下完成的。CU向CPU外部发出控制信号，以命令CPU与存储器和I/O模块交换数据，控制单元也向CPU内部发送控制信号，以完成寄存器间数据传送，使ALU完成指定的功能以及其他内部操作。 * *难难 点点 CPU 的控制方式，微操作命令的分析及多级时序系统。 考核知识点1指令的执行过程，各类信息的传送路径2. 计算机的总体结构，数据通路结构3. 硬布线控制器时序系统第十章控制单元的设计第十章控制单元的设计第十章控制单元的设计组合逻辑控制器微程序设计微程序控制单元及工作原理微指令设计微地址形成方法知识结构知识结构微程序地址字段格式的设计微指令格式微程序控制器单元设计举例* *重重 点点 掌握控制器的基本组成及各自的功能，理解组合逻辑控制器实现的方法以及设计原理。微程序设计（包括微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序设计。 * *难难 点点 微程序控制是一种更规范的控制方微程序控制是一种更规范的控制方法，学会如何确定微指令格式，编出微法，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。指令的码点是本章的难点。考核知识点考核知识点1 组合逻辑控制器要求达到要求达到“应用应用”层层次次1.1 1.1 硬连线控制器的基本结构和原理硬连线控制器