自考_计算机原理复习提纲

1、计算机原理复习提纲第一章:1、第一台计算机,计算机元器件各代,计算机语言各代。P1ENIAC 第一代电子管计算机第二代晶体管计算机第三代集成电路计算机第四代大规模集成电路和超大规模集成电路计算机第五代新一代计算机计算机语言:第一代:机器语言第二代:汇编语言第三代:该机语言第四代:在高级语言的基础上集成的模块化语言2、计算机主要的应用领域。P3-5两大类:数值运算和非数值运算1、在科学计算中的应用2、在实时控制中的应用3、在数据处理中的应用(最广泛:所谓数据处理是指用计算机处理产生、经营活动、社会和科学研究中获得的大量信息。4、在联机检索中的应用5、在辅助设计和辅助制造中的应用6、在办公自动化中

2、的应用7、在网络和电子商务中的应用3、计算机硬件系统的组成,各主要部件。P5-8计算机的硬件系统是指构成计算机的所有物理部件的集合。五大部件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备4、冯.诺依曼模型。P6运算器和控制器合称为CPU,即“中央处理单元”,承担计算机运算和控制任务。存储器分主(内存和辅(外存。CPU和主存合称为主机,主存储器由记忆单元组成,存放数据、中间结果和运算命令。输入设备和输出设备合称为外部设备或简称“外设”,输入设备用于输入原始数据和控制命令,输出设备用语输出运行结果。5、计算机硬件之间的几种连接方式。P6-7数据流:数据由输入设备输入至运算器,再存储于存储器中,在运算

3、处理过程中,数据从存储器读入运算器进行运算,将运算的结果再存入存储器,或者由运算器经输出设备输出。控制流:指令通过输入设备也以数据代码的形式存储于存储器中,运算时,指令由存储器送入控制器,由控制器控制各部件的工作。计算机硬件之间联结方式有网状结构和总线结构,现在主要采用总线结构:1、以CPU为中心的双总线结构所谓总线实际上是一条由并行导线组成的宽平线,并行导线的数目和计算机字长相同。以CPU为中心的双总线结构,即有两条总线:一条称输入(I/O总线,另一条称存储总线,是CPU和存储器之间的联结线。2、以存储器为中心的双总线结构3、单总线结构6、计算机软件的分类。操作系统的功能和分类。软件是指为运

4、行、维护、管理及应用计算机所编制的所有程序及文档的总和。软件通常分为:系统软件和应用软件。系统软件是指直接为管理和维护计算机本身所用发程序操作系统的功能:a、作业管理b、资源管理c、中断处理d、输入输出处理e、调度f、错误处理g、保护和保密处理h、记账操作系统的分类:1、批处理操作系统所谓批处理,就是用户可以成批的提供待运行的程序,一旦提供给计算机,用户就不用再管它了,知道运行完成。2、分时操作系统所谓分时,就是操作系统按一定方式轮流分配机时给多个用户使用。3、实时操作系统4、网络操作系统7、计算机各主要性能指标。P11-121、主频(时钟周期决定运算速度,2、字长:3、运算速度:单位是-MI

5、PS,即每秒百万指令数,BIPS。即每秒亿指令数。4、存储容量5、可靠性:平均无故障时间-MTBF,该值越大越好。6、系统可维护性:平均修复时间-MTTR,7、兼容性8、性价比第二章:1、熟练掌握逻辑代数的运算、逻辑表达式的化简与证明。P14-16逻辑加:0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 A+0=A A+1=1 A+A=A逻辑乘:0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1 A*0=0 A*1=A A*A=A A(1+A=A逻辑非:(教材P16倒数7-10,12-15 行的证明方法错误,该定理可以用真值表或根据逻辑非的定义来证明。一般的逻辑代数等式可以利用基本公式来推导证明。(

6、从以知等式求出逻辑变量值。例如,从A+B+C=0可知A=0,B=0和C=0。2、常用门电路及逻辑电路的理解。P17-20(从逻辑电路图列出逻辑表达式。3、R-S触发器和D触发器的概念、真值表和用途。P20-224、加法器的标准符号和真值表。P235、理解寄存器和计数器的概念,根据包含寄存器或计数器的逻辑电路计算其输出状态P24-27(P26的图2.23含糊不清,图2.24有误。6、了解译码器和分配器的概念。P27-28第三章1、理解数制的概念和2、8、10、16进制的表示,进行数制转换计算。P31-392、理解机器数、真值、无符号数、符号数的概念。P39-403、符号数的原码、反码、补码的表示

7、及其相互转换。P40-444、定点数和浮点数的概念及其表示,浮点数规格化的过程、优点。P44-475、8421BCD码的表示。6、ASCII码的概念和表示方法。P497、四类汉字输入方案。P538、汉字区位码转换成汉字内码,汉字字型码概念,汉字处理系统使用的汉字编码。P54-579、语音、图像、图形的计算机表示方法(基本概念。P58-6010、奇偶校验、交叉校验、循环冗余校验的概念和计算。P60-64(生成多项式必须是质因式,P62和P64的例子有误。一、进位计数制及其相互转换进位计数制:凡是用数字符号排列,按由低向高位进位计数的方法叫做进位计数制。无论使用那种进位制,都包含两个基本要素:基数

8、与各位的位权。基数:一种计数制允许选用基本数字符号的个数叫基数。位权:每个数字符号所表示的数值等于该数字符号值乘以一个与数码所在位有关的常数,这个常数叫位权。1.二进制计算机中用得最多的是基数为2的计数制,即二进制。二进制只有0和1两种数字符号,计数“逢二进一”。第I位上的位权是2的I次幂。二进制的优点:(1技术上容易实现(22运算规则简单(3二进制的0.1代码亦与逻辑代数中逻辑量0与1吻合,所以二进制同时可以使计算机方便地进行逻辑运算。(4二进制和十进制之间的对应关系也不复杂。2.八进制与十六进制八进制作为二进制的一种书写形式,其基数是8,有0-7共8个不同的数字符号,运算时“逢八进一”十六

9、进制是计算机最常用的一共书写形式,采用16进制书写时,设有16个基数。二进制与八进制和十六进制的转换规则:从二进制转换成八进制时,以小数点为分界点,整数部分从低位到高位,小数部分从高位到低位,每3位二进制为一组,不足3位的,小数部分在低位补0,整数部分在高位补0。然后用1位八进制的数字来表示。二进制与十六进制之间的转换方法类似二进制与八进制之间的转换方法,采用十六进制书写二进制数,位数可以减少到原来的四分之一。3.十进制与二进制的相互转换二进制转换成十进制:利用二进制数按权展开成多项式和的表达式,取基数为2,逐项相加,其和就是相应的十进制数。十进制转换成二进制:除基取余法、乘基取整法4.十进制

10、与热溺婴进制的转换十进制与任意进制的转换方法和十进制与二进制之间的转换方法完全相同!二、计算机数值数据的表示方法1.机器数和真值机器数的特点:(1数的符号数值化;(2计算机中通常只表示整数或纯小数;(3机器数的为数受机器设备的限制。2.计算机符号数的表示方法符号数值化后,为了方便地对机器数进行算术运算,提高运算速度,人们设计了符号数的各种编码方法,最常见的有原码,反码和补码。原码的性质:(1原码实际上是数值化的符号位加上真值的绝对值,所以也称符号-绝对值表示法。2真值0在原码中有两种形式。反码表示:一个负数的原码符号位不动,其余位取反,就是机器数的另一种表示形式-反码表示法。正数的反码与原码相

11、同。补码表示:由于计算机中机器数受设备位数限制,是有限字长的数字系统,当一定数位的计数器在计满后变会产生溢出,又从头开始计数。所属于有模运算。产生溢出时的量就是“模”。计算机中将X对模M的补数称为X的补码。3.机器数的定点与浮点表示定点整数:当约定所有机器数的小数点位置在机器数的最低位之后,称定点整数。定点小数:当约定所有机器数的小数点位置在符号位之后,有效数值部分最高位之前时,称之为定点小数。注:其他内容为领会内容!三、数据校验码校验码:具有指出错误或改正错误能力的编码称为校验码。奇偶校验码广泛应用于主存储器存储信息的校验及字节传输的出错校验,校验所用线路简单。交叉校验:能够对数据快的横向,

12、纵向同时校验的编码叫交叉校验。第四章1、补码加减运算。P66-682、溢出及其检测方法。P69-703、串行相加和并行相加的概念。P704、实现定点乘除法的基本方法。P72-775、浮点加减乘除运算过程。P78-796、各种逻辑运算计算。P817、实现多功能运算器的基本方法。P828、三种运算器的基本结构。P83-84(P84的图4.10(a有误。9、运算器的逻辑结构。P86运算器是计算机中加工与树立数据的功能部件。它主要由算术逻辑运算单元,累加器和各种通用寄存器和若干控制门电路组成。一、运算方法及其实现运算器的核心是运算方法及其实现,在计算机中的基本运算有算术运算和逻辑运算。逻辑运算包括逻辑

13、加,逻辑乘,按位加等。1.定点加减法运算及其实现补码加法运算:(1当X>0.Y>0时,则X+Y>0相加两数都是正数,故其和也一定是正数。正数的补码和原码是一样的。(2当X>0.Y<0,则X+Y>0,或X+Y<0相加两数一个为正,一个为负,因此相加结果有正,负两种结果。(3当X<0,Y>0时则X+Y>0或X+Y<0此情况与2一样,仅将X和Y位置对调。即可证明。(4当X<0,Y<0时,则A+Y<0相加两数都是负数,则其和也一定是负数。补码减法运算:x-y补=x补-y补=x补+-y补溢出及其检测方式:判断溢出是否发生

14、有两中检测方法(1变形码操作检测方法(2单符号操作检测方法2.浮点加减法运算在计算机中定点运算的范围是有限的,范围超过机器整数值的运算一般机器中都是采用浮点方式。完成浮点加法和减法运算,需要进行如下步骤:(1对阶(2求和或差(3规格化(4舍入等步骤二、运算器运算器是计算机的加工处理部件,是中央处理器的重要组成部分。尽管各种计算机的运算器结构可能有这样或那样的不同,但是它们的最基本的结构中必须有算术逻辑运算单元,数据寄存器,累加器,多路转换器和数据总线等逻辑部件,运算器的设计,主要是围绕ALU,寄存器和数据总线之间,如何传送操作数和运算结果而进行的。运算器的结构特点:1.寄存器(随着微电子技术的

15、发展,在运算器的内部都配有大量的寄存器。根据它们的用途的不同分为专用寄存器和通用寄存器两大类2.数据的传送路径(在现代的计算机的运算器中大体有三种总线结构。分别为单总线结构,双总线结构的运算器和三总线结构的运算器注:运算器组成实例(领会第五章1、指令系统、兼容性概念。P90-912、指令的格式,各部分的功能,各种格式的功能与适用情况。P91-923、各种寻址方式的概念,形成有效地址的方法。P93-974、变址寄存器、相对寻址和基本寻址的适用场合。5、地址变换表的用途和有关的概念。P986、CISC和RISC的概念。P1007、指令的分类。移位指令的执行结果。堆栈指令和特权指令的适用场合。P10

16、0-1028、转移指令与子程序调用指令的区别。P1039、CPU的功能、组成。控制器的功能。P104-10510、CPU中的主要寄存器及其用途。P105-10611、操作控制器及时序产生器的功能。P10712、指令周期、CPU周期与时钟周期的概念。P107-10813、指令CLA、LDA、ADD、STA的功能。P109-11814、非访内指令、直接访内指令、间接访内指令、转移指令的指令周期图。P109-11815、什么是微操作,微操作执行的几个先决条件,微操作的描述形式。P119-12116、微操作的控制,微操作的实例。P12317、控制器的两种控制方式。P12518、节拍发生器两种实现方法。

17、P127-12819、微程序、微指令、微操作、微命令、微周期的概念。P136-13820、机器指令与微指令的区别,程序与微程序的区别。P138项原则指令系统与控制器是计算机系统结构中的两个非常重要的部分。从计算机组成的层次结构来说,计算机指令有微指令,机器指令和宏指令之分。一台计算机中所有指令的集合称为这台计算机的指令系统。一、计算机的指令系统1.指令系统指令系统是计算机硬件的语言系统,因此也叫机器语言,指令系统是软件和硬件的主要交界面,从计算机系统结构的角度看,它是系统程序员看到的计算机的主要属性。指令系统的要求:(1完备性(2有效性(3规整性(4兼容性2.指令的格式指令格式有两部分组成分别

18、为操作码和地址码。操作码表示操作的性质。指令类型的多少取决于给出操作码的位数。地址码是用于指令操作和存放运算结果的地址。常见的指令格式有如下几种:零地址指令格式一地址指令格式二地址指令格式三地址指令格式二、指令的寻址方式指令的任务是知识计算机进行某一种操作,它应提供完成这一操作的一切有关信息,在指令的执行过程中,执行一条指令时所用到的实际地址也可称为有效地址。1.寻址的概念所谓寻址就是寻找操作数的地址,在指令的执行过程中,为了取得操作数,既可能要访问存储单元又可能要访问寄存器。2.基本的寻址方式基本的寻址方式有如下几种:立即寻址、直接寻址、间接寻址和变址寻址。3.寄存器寻址方式若指令地址部分给

19、出某一通用寄存器的地址,而且所需的操作数就在这一寄存器中,我们称之为寄存器寻址方式。特点:用这种方式指令的地址码短,可腾出空间给操作码用。另外操作数存在寄存器中, CPU不需访问存储器提取数据,因此寻址速度快。提高了指令的执行速度。缺点:开始时必须将数据存入通用寄存器,并跟踪其内容的变化,最后将内容放回存储器以便保存。寄存器寻址方式:(1寄存器直接寻址方式(2寄存器间接寻址方式(3变址寄存器寻址(4相对寻址方式(5基址寻址方式4.扩展寻址方式随着计算机应用的发展,对寻址方式提出了新的要求:扩大主存寻址空间,指令系统能寻址到位信息,能对字块进行寻址和处理。三、指令的结构和分类1.CISC和RIS

20、C从计算机指令系统的角度看,当前的计算机指令结构分为两大类,复杂指令集计算机和精简指令集计算机。2.指令的分类按一般计算机的功能把指令划分成如下类型:算术运算指令、逻辑运算指令、数据传送指令、移位操作指令、堆栈及堆栈操作指令、字符串处理指令、输入输出指令和其他指令。四、中央处理器饿功能及组成1.CPU的功能CPU的功能包括:程序控制、操作控制、时间控制和数据加工。2.CPU的组成指令的解释和执行是靠CPU完成的,它主要由两部分组成,运算器和控制器。控制器的主要功能: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求的处理。3.CPU中的主要寄存器各种计算机的CP

21、U可能有这样那样的差异,但是在CPU中至少有六个主要寄存器。这些寄存器是指令寄存器,程序计数器,地址寄存器,数据缓冲寄存器,累加寄存器,状态条件寄存器。五、指令周期1.指令周期的基本概念指令周期:CPU每取出一条指令,都要完成一系列的操作,这一系列操作,所需的时间通常叫一个指令周期。2.非访内指令的指令周期一条非访内指令的指令周期需要两个CPU周期,其中取指令阶段一个CPU周期,执行指令阶段一个CPU周期。六、微操作1.微操作的基本概念把指令分解成一系列简单的控制信号和操作,通过控制线路发往各功能部件,在时钟脉冲的作用下,完成对寄存器级,各总线级和各功能部件中各控制点的操作。微操作的执行必须有

22、几个先决条件:(1控制条件(2做什么操作(3从什么地方到什么地方(4时钟脉冲2.微操作的描述语言3.微操作的实现4.微操作的控制微操作的控制函数一般包含两个意义:一是指出该微操作在什么条件下进行。也就是在哪些指令,哪些操作时进行该种微操作;二是在什么时间进行。七、控制器的控制方式与时序部件控制器的控制方式:同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。八、微程序控制器1.微程序控制器的基本原理微程序控制器的核心部件是存储微程序的控制存储器,一般用只读存储器构成。微指令寄存器存放从ROM中读出的微命令,它包含两个部分:微操作控制字段,顺序控制字段。2.微指令的结构微地址的确定方法:计数器方式和断定方

23、式第六章1、存储器的性能指标。P142-1432、存储器的分类。P143-1443、主存各组成部分的功能。P144-1454、存储体阵列概念,地址译码系统以及地址线数目的计算。P145-1465、存储器的读写操作过程。P1476、RAM串联和并联的组成与计算。P150-1517、常见RAM的种类及应用。P152(RAM芯片的基本概念及在存储汉字和图像的容量计算。8、ROM、EPROM、EEPROM的概念。P152-1549、磁带存储器的特点。P155-15610、磁带存储器的概念、结构,盘容量的计算。P156-15811、光盘的特点。P159-16012、二级存储体系和多级存储体系的概念,Ca

24、che-主存结构,主存-辅存结构特点。Cache的原理和作用。P161-16313、二级存储体系性能(平均存取时间和平均价格的计算。命中率的计算。P16414、虚拟存储器的概念、作用和工作原理。P164-16615、虚拟存储器中,逻辑地址与物理地址的转换常用的三种映像方式。P168-170(从转换表来判断映像方式。一、存储器的基本概念1.存储器是组成计算机的五大部件之一,是计算机的记忆设备。现代计算机将程序和数据都放在存储器中,运算中根据需要对这些程序和数据进行处理。存储器是计算机中专门用来存储程序和数据的设备,一般将存储器硬件设备与管理存储器的软件一起合称为存储系统。2.存储器的特性存储器作

25、为计算机的记忆核心主要有如下几方面的作用:第一:存储器是计算机信息存储的核心第二:内存CPU与外界进行数据交换的窗口第三:内存可以与CPU有机结合,达到高速,准确运算的目的。第四:外存可以在计算机间断运行期间保存必要的程序和数据。第五:外存也是充当计算机间信息交流的一种有效手段。3.存储器的性能指标主要的性能指标有:存储容量、存取时间、可靠性和性能/价格比4.存储器的分类(1按存储介质分类:分为半导体存储器,磁存储器和光存储器(2按存取方式分类:可分为随机存储器,只读存储器,顺序存取存储器,直接存取存储器。(3按信息的可保护性分类(4按所处位置及功能分类二、主存储器基本工作原理1.主存储器的基

26、本组成主存储器由存储体,地址译码电路,驱动电路,读写电路和控制电路等组成。2.存储器地址译码系统地址译码有两种方式:单译码方式和双译码方式。三、外存储器工作原理外存储器是指那些读取速度较慢,容量比内存大,通常用来存放暂时不用的程序和数据的存储器。外存储器包括:磁表面存储器、磁带存储器磁盘存储器、光盘存储器。四、存储体系二级存储体系:计算机系统中最简单的存储体系是利用软硬件控制将主存与辅存有机地组成的一个整体,够成二级存储体系。第七章输入输出系统随着计算机技术的不断发展和计算机应用领域的进一步扩大,需要进入计算机系统进行处理的数据量集聚增长,对计算机系统的输入输出设备的要求逐步提高。同时计算机系

27、统输入输出设备的种类日益增多,使得输入输出设备在计算机系统中的影响日益显著。本章在分析输入输出系统组成的基础上,较详细的介绍了各种输入处处控制方式和常用的输入输出设备。一、输入输出系统概述1.输入输出系统在计算机系统中CPU与除主存之外的其他部件之间传输数据的软硬件机构统称为输入输出系统。2.设备的编址方式两种编址方式:一种是将外围设备和内存同样看待的统一编址方式;另一种是外围设备单独编址方式。3.输入输出指令对于统一编址方式的计算机不需要专门的I/O指令,可以利用内存的读/写命令来完成I/O的操作。对于单独编址的计算机则需要专门的I/O操作命令,如常见的IBM-PC机中的输入和输出命令。4.

28、输入输出接口概念和作用在主机与外围设备进行数据交换时,必须引入相应的逻辑部件解决两者之间的同步与协调,数据格式转换等问题,将这些逻辑不见称为输入输出接口。接口的作用:(1实现数据缓冲(2实现数据格式的转换(3提供外围设备和接口的状态,为CPU更好地控制各种外围设备提供有效的帮助。(4实现主机与外围设备之间的通讯联络控制5.输入输出接口的分类一般来说,接口部件按以后几种方式分类:(1按数据传输宽度分类(2按操作的节拍分类(3按数据传送的控制方式分类二、数据传送的控制方式数据传送方式随着计算机技术的发展经历了从简单到复杂， 从低级到高级， 从集中管理 到分分散管理的演变过程。 1程序直接控制方式 程序控制方式 又称程序查询方式，在这种方式中，完全由计算机程序控制数据在 CPU 和外围设备之 间的传输，即由 CPU 主动控制完成。 接口组成：设备选择电路、数据缓冲寄存器和设备状态标志。 2程序中断方式 所谓中断就是计算机暂停执行当前程序， 转而执行更紧急的程序， 并能在执行结束后自 动恢复执行原先程序的过程。 常见的中断源有如下几种 （1）外围设备引起的中断 （2）运算器产生的中断 （3）存储器产生的中断 （4）控制器产生的中断 （5）实现或控制过程产生的中断 （6）控制台或系统的时钟中断 （7