计算机组成原理(第一章至第六章复习用)

1、一、课程考试的内容一、课程考试的内容及基本要求及基本要求 主要包括计算机系统概论、计算机的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、主存储逻辑部件、运算方法和运算部件、主存储器、指令系统、中央处理部件等（见教材器、指令系统、中央处理部件等（见教材的第一章至第六章）。的第一章至第六章）。1.了解计算机的语言主要有了解计算机的语言主要有机器语言、机器语言、汇编语言和高级语言汇编语言和高级语言三种2.掌握计算机由掌握计算机由运算器、控制器、存贮运算器、控制器、存贮器、输入设备和输出设备器、输入设备和输出设备等五大功能部件组等五大功能部件组成，掌握各功能部件的功能成，掌握各功能部件

2、的功能3.掌握计算机系统有掌握计算机系统有机器语言（硬件或机器语言（硬件或微程序）、操作系统、汇编语言或中间语言、微程序）、操作系统、汇编语言或中间语言、高级语言高级语言等多级层次结构等多级层次结构4.掌握冯掌握冯诺依曼思想的诺依曼思想的基本特点基本特点（见教（见教材材P6）5.了解计算机的发展历史（分为了解计算机的发展历史（分为四代四代，见，见教材教材P7）和各类计算机的特点（见教材）和各类计算机的特点（见教材P8） 6.了解计算机的主要应用领域了解计算机的主要应用领域（见教材（见教材P12） 1.掌握数制表示和不同数制间的数据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

3、相转换（二、八、十、十六进制的表示及相互转换）。互转换）。2.了解十进制数的编码，了数字串的了解十进制数的编码，了数字串的表示和存储。表示和存储。3.了解了解ASCII编码、汉字编码编码、汉字编码4.掌握定点小数和整数的表示，以及掌握定点小数和整数的表示，以及原码、反码、补码的表示原码、反码、补码的表示原码、反码、补码的数据表示范围，数据表示范围，它们所能表示的最大数、最小数、数据最大数、最小数、数据0。5.掌握补码定点加减法运算和溢出的掌握补码定点加减法运算和溢出的判断方法判断方法任意给定两个定点数，能用补码加减法求其和、差、并判溢出与否。溢出判断的三种方法方法及相应逻辑式。6.掌握并行全加

4、器及其进位链结构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、移码的表数的浮点表示、规格化尾数、移码的表示、示、 浮点数的表示范围。浮点数的表示范围。8.掌握掌握原码一位乘原码一位乘、补码一位乘补码一位乘的算法的算法及具体运算，了解定点二位乘的算法，了解及具体运算，了解定点二位乘的算法，了解阵列乘法器结构及工作原理阵列乘法器结构及工作原理9.掌握掌握原码一位除法原码一位除法（加减交替除法）（加减交替除法）的

5、算法及具体运算，了解补码一位除法的的算法及具体运算，了解补码一位除法的算法，了解阵列除法器结构及工作原理算法，了解阵列除法器结构及工作原理10.掌握掌握浮点数的加减法运算浮点数的加减法运算，了解浮，了解浮点数的乘除法运算点数的乘除法运算11.了解定点运算部件和浮点运算部件的组成了解定点运算部件和浮点运算部件的组成 定点运算部件由ALU、寄存器组、移位电路、计数器、门电路组成。浮点运算部件由阶码运算部件和尾数运算部件组成。12.掌握常见的数据校验码掌握常见的数据校验码 奇偶校验、海明校验、循环冗余校验码。1.了解主存在全机中的中心地位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。

6、2.了解主存的分类及各类存储器的特点了解主存的分类及各类存储器的特点RAM、ROM、PROM、EPROM、E2PROM、Flash memory。3.了解主存容量、存储器存取时间和了解主存容量、存储器存取时间和存储周期等主要技术指标存储周期等主要技术指标4.了解主存与了解主存与CPU的连接，的连接，CPU对主对主存的读存的读/写过程写过程5.掌握掌握SRAM和和DRAM存储信息的原存储信息的原理、各自的特点理、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

7、.了解了解ROM、PROM、EPROM、E2PROM、Flash Memory工作原理和各自的特点工作原理和各自的特点7.掌握存储系统的扩展方法、主存贮器与掌握存储系统的扩展方法、主存贮器与CPU的连接的连接位扩展、字扩展、字位全扩展。地址线、数据线、控制线的连接。8.了解了解DRAM的常见刷新方式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。9.了解多体交叉存储器的工作原理了解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。 指指 令令 系系 统统第五章第五章：指示计算机执行某种操作的命令。 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了解指令

8、系统的发展 2.掌握指令的基本格式及各个部分的功能掌握指令的基本格式及各个部分的功能操作码操作码地址码地址码3.了解各类数据在存储器中的存放方法了解各类数据在存储器中的存放方法有逻辑数、定点数、浮点数、十进制数、字符串、数组等。4.掌握基本的寻址方式，掌握形式地址和掌握基本的寻址方式，掌握形式地址和有效地址的概念及计算有效地址的概念及计算5.了解常见的指令类型了解常见的指令类型算术逻辑运算指令、移位操作指令、浮点运算指令、十进制运算指令、字符串处理指令、数据传送指令、转移类指令、堆栈操作指令、输入输出（I/O）指令、特权指令、向量指令、多处理机指令、控制指令等。6.了解指令系统兼容性的概念了解

9、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。7.了解了解RISC和和CISC的定义，各自的特点的定义，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。其特点见教材P148。 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

10、过程。 1.了解了解Intel 80386微机系统的结构微机系统的结构2.掌握控制器的组成、功能和指令的掌握控制器的组成、功能和指令的执行过程执行过程控制器的组成：控制器的组成：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器或操作码译码器、脉冲源及启停线路、时序控制信号形成部件。控制器的功能包括控制器的功能包括：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.了解微程序控制的基本概念、基本原了解微程序控制的基本概念、基本原理，了解微程序控制器的组成理，了解微程序控制器的组成基本概念：基本概念：微命令、微操作

11、、微指令、微地址、微周期、微程序、控制存贮器CS。基本原理：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、节拍的了解指令周期、机器周期、节拍的概念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

12、，它是处理操作的最基本单位。5.掌握常见的微指令编码法，了解产生掌握常见的微指令编码法，了解产生后继微指令地址的常用方法，了解微指令后继微指令地址的常用方法，了解微指令格式格式微指令编码法有：直接控制法、最短字长编码法、字段直接编码法、字段间接编码法、常数源字段E。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、微中断方式。 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以及了解组合逻辑控制器实现的方法以及微程序控制器的设计原理微程序控制器的设计原理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

13、生控制计算机各部分操作所需的控制信号的。7.了解控制器的控制方式了解控制器的控制方式 同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式、人工控制方式。1 1填空题（填空题（20%左右）左右）例题：若十进制数为123.625，则其十六进制数为（ 7B.A ）。2 2选择题（选择题（10%左右）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、试题类型及比例二、试题类型及比例3 3简答题（简答题（30%左右）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

14、。(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。(4) 指令由操作码和地址码组成。(5) 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器（即程序计数器PC）指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件而改变。(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。4 4计算题（计算题（30%左右）左右）例题：已知x0.1001，y0.1010，用补码一位乘求xy？写出运算过程与结果。X补=11.0111，X补=00.1001， Y补=0.1010

15、运算过程见下页。 xy补= 11.10100110 xy 0.01011010 +00.0000+00.10010001100110+ X补+X补+ X补+X补+000.000000.000000.000000.100100.0100+11.011111.101111.1101+00.100100.011000.0011+11.011111.10100.1010000.1010100.1011100.1001100.1部分积乘数(Yn+1)操作判断位Yn+1Yn5 5.设计题（设计题（10%左右）左右）例题：用1K4/片的存储芯片构成一个4KB的存储器，地址总线A15A0（低），数据总线D7D0，/WE控制读写，画出芯片级逻辑图，注明各信号线，写出片选逻辑式。解： （片）芯片数8244