計(jì)算機(jī)組成原理重點(diǎn)難點(diǎn)(復(fù)習(xí))2014.

1、2014年4月26日課程期末復(fù)習(xí)第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)組成馮*諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)分類(lèi)計(jì)算機(jī)工作步驟計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與功能知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)*重 點(diǎn)本章重點(diǎn)突出計(jì)算機(jī)組成的概貌和框架，由此簡(jiǎn)潔明了地了解計(jì)算機(jī)內(nèi)部的工作過(guò)程實(shí)際上是指令流和數(shù)據(jù)流在此框架內(nèi)由I/O存儲(chǔ)器CPU存儲(chǔ)器I/O 的過(guò)程，是通過(guò)逐條取指令、分析指令和執(zhí)行指令來(lái)運(yùn)行程序的。同時(shí)要了解到當(dāng)今計(jì)算機(jī)盡管發(fā)展到千變?nèi)f化的程度，但其最根本的組成原理還是基于馮諾依曼的結(jié)構(gòu)。 *難 點(diǎn) 本章概念、名詞較多，這些只是為進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，因此嚴(yán)格講本章沒(méi)什

2、么難點(diǎn)，只要建立計(jì)算機(jī)組成的框架即可。對(duì)指令和數(shù)據(jù)都以0 或1 代碼存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們這一問(wèn)題，應(yīng)特別注意重點(diǎn)理解。 考核知識(shí)點(diǎn)1.計(jì)算機(jī)的硬件基本知識(shí)，要求達(dá)到“理解”層次1.1計(jì)算機(jī)的五個(gè)基本功能部件及其相互關(guān)系1.2計(jì)算機(jī)各功能部件的基本功能1.3各功能部件的連接方法1.4基本概念：寄存器、算術(shù)邏輯單元、存儲(chǔ)器、字、字節(jié)、容量、字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)、地址、指令流、地址流、CPU、主機(jī)、總線、兼容、主存、輔存2.計(jì)算機(jī)軟件的概念，要求達(dá)到“了解”層次2.1軟件的基本概念及其和硬件之間的關(guān)系2.2系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件的概念2.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)以及虛擬機(jī)的概念2.4軟件與硬件的等價(jià)性的

3、概念3.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的概念，要求達(dá)到“了解”層次3.1機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言和應(yīng)用語(yǔ)言的概念第三章系統(tǒng)總線第三章系統(tǒng)總線第三章系統(tǒng)總線總線基本概念總線的分類(lèi)總線的特性及性能指標(biāo)總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)舉例總線舉例總線控制知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)*重 點(diǎn) 要求掌握總線的基本概念、總線的類(lèi)型、總線控制器和總線接口的結(jié)構(gòu)原理；理解總線在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用，深入了解總線的裁決方式和總線的同步方式。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) 各種總線中數(shù)據(jù)傳輸方式，包括傳輸過(guò)程、同步方式和控制方式的理解掌握。 考核知識(shí)點(diǎn)1.總線的基本概念，要求達(dá)到“理解”層次1.1總線的基本概念1.2總線的各種類(lèi)型1.3總線的連接方式1.4總線中同步通

4、信和異步通信的概念2.總線控制，要求達(dá)到“理解”層次2.1總線控制的概念2.2鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器定時(shí)和獨(dú)立請(qǐng)求方式3.總線接口，要求達(dá)到“簡(jiǎn)單應(yīng)用”層次3.1總線中串行、并行等信息傳送方式3.2總線接口的基本概念3.3串行通信接口的結(jié)構(gòu)特征和工作原理第四章存儲(chǔ)器第四章存儲(chǔ)器第四章存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器系統(tǒng)概述存儲(chǔ)器的分類(lèi)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主存儲(chǔ)器隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的擴(kuò)展只讀存儲(chǔ)器知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)提高訪存速度的措施高速緩沖存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 掌握存儲(chǔ)器芯片的類(lèi)型和各主要存儲(chǔ)器芯片的工作原理；掌握擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量的技術(shù)，能夠用給定的存儲(chǔ)器芯片按要求設(shè)計(jì)主存，從而深刻理解存儲(chǔ)器的構(gòu)成原理；掌握cac

5、he和虛擬存儲(chǔ)器的構(gòu)成原理，能夠分析cahce和的命中情況。通過(guò)對(duì)命中情況的分析，對(duì)cahce和外存儲(chǔ)器的工作原理有深入的理解。 *難 點(diǎn) 難點(diǎn)是存儲(chǔ)器芯片的原理和工作時(shí)序，主存的容量擴(kuò)展技術(shù)、cache的分析。 考核知識(shí)點(diǎn)1.存儲(chǔ)器的構(gòu)成，要求達(dá)到“綜合應(yīng)用層次1.1靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的基本單元工作原理1.2存儲(chǔ)器芯片的陣列結(jié)構(gòu)原理和地址譯碼方式1.3各種只讀存儲(chǔ)器芯片的分類(lèi)特征1.4只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的工作原理1.5存儲(chǔ)器的字位擴(kuò)展連接方式2.存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)成，要求達(dá)到“理解”層次2.1多體交叉存儲(chǔ)器的基本原理2.2相聯(lián)存儲(chǔ)器的基本原理2.3層次化存儲(chǔ)體系的概念3.高速緩沖存儲(chǔ)器，要求達(dá)

6、到“理解”層次3.1cache的工作原理3.2各種cache地址映象方式的分析3.3cache地址中各字段長(zhǎng)度的計(jì)算3.4各種cache替換策略和更新策略4.磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備，要求達(dá)到“理解”層次4.1磁記錄原理與記錄方式4.2硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器的基本組成、信息組織方式4.3硬磁盤(pán)控制器的分類(lèi)、原理第五章輸入輸出系統(tǒng)第五章輸入輸出系統(tǒng)第五章輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)概述外圍設(shè)備定時(shí)方式外設(shè)與主機(jī)的聯(lián)接方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞匠绦虿樵兎绞郊敖涌贒MA方式程序中斷方式知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)通道控制方式輸入輸出設(shè)備工作原理* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 要求掌握計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)的基本功能要求掌握計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)的基本功能和原理，

7、理解和原理，理解CPUCPU與外圍設(shè)備交換數(shù)據(jù)的方式；與外圍設(shè)備交換數(shù)據(jù)的方式；掌握數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?、中斷的概念、掌握?shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?、中斷的概念、DMDM以及輸入輸出通道的原理；能夠區(qū)別各種輸入以及輸入輸出通道的原理；能夠區(qū)別各種輸入輸出方式的特點(diǎn)，能夠分析和設(shè)計(jì)中斷判優(yōu)電輸出方式的特點(diǎn)，能夠分析和設(shè)計(jì)中斷判優(yōu)電路，能夠分析和設(shè)置中斷屏蔽字。路，能夠分析和設(shè)置中斷屏蔽字。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) 難點(diǎn)是中斷的概念與過(guò)程、DMA以及通道方式的概念及其工作過(guò)程。 考核知識(shí)點(diǎn)1.基本的輸入輸出方式，要求達(dá)到“理解”層次1.1外圍設(shè)備的定時(shí)方式和尋址方式1.2CPU與外圍設(shè)備的信息交換方式1.3外圍設(shè)

8、備的編址方式1.4程序查詢方式的輸入輸出接口1.5程序查詢的數(shù)據(jù)輸入輸出方式2.程序中斷方式；要求達(dá)到綜合應(yīng)用”層次2.1中斷的基本概念和中斷的過(guò)程，理解產(chǎn)生中斷的原因和作用2.2中斷方式的輸入和輸出接口2.3單重中斷的概念和判優(yōu)方法2.4多重中斷的概念和判優(yōu)方法2.5中斷屏蔽字的設(shè)置方法，多個(gè)中斷的響應(yīng)順序3.DMA方式，要求達(dá)到“理解”層次3.1DMA方式的基本概念3.2DMA數(shù)據(jù)傳送方式3.3基本的DMA控制器結(jié)構(gòu)原理3.4DMA控制器結(jié)構(gòu)的工作過(guò)程第六章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法第六章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法第六章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法數(shù)據(jù)的表示方法數(shù)的機(jī)器碼表示定點(diǎn)數(shù)的加、減法運(yùn)算定點(diǎn)數(shù)的乘法運(yùn)算定點(diǎn)數(shù)的除

9、法運(yùn)算浮點(diǎn)數(shù)的乘除運(yùn)算浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)算邏單元的結(jié)構(gòu)運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 要認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各種運(yùn)算與人們習(xí)慣的運(yùn)算是不同的，不僅運(yùn)算方法有差異，就是數(shù)的表示也不同。要求掌握計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù)、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的各種表示，以及移位、定點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算、定點(diǎn)原碼一位乘和兩位乘及補(bǔ)碼Booth 算法、定點(diǎn)原碼和補(bǔ)碼加減交替除法，以及浮點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算。了解不同的運(yùn)算方法對(duì)運(yùn)算器結(jié)構(gòu)的影響，以及提高運(yùn)算速度采取的各種措施，包括快速進(jìn)位鏈的設(shè)計(jì)方法。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) 難點(diǎn)是原碼和補(bǔ)碼運(yùn)算的最根本區(qū)別在于對(duì)符號(hào)位的處理。原碼乘除法結(jié)果的符號(hào)均和數(shù)值部分的運(yùn)算分開(kāi)進(jìn)行，而

10、補(bǔ)碼乘除法結(jié)果的符號(hào)是在數(shù)值部分的運(yùn)算過(guò)程中自動(dòng)形成的。值得注意的是機(jī)器內(nèi)只設(shè)加法器，減法運(yùn)算是通過(guò)加法操作實(shí)現(xiàn)的，就有一個(gè)對(duì)減數(shù)求“補(bǔ)”的問(wèn)題。原碼除法中減去除數(shù)的絕對(duì)值，一律用加上除數(shù)絕對(duì)值的補(bǔ)碼實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意-x補(bǔ)和-x*補(bǔ)的區(qū)別，其中x*是真值x的絕對(duì)值。 第二個(gè)難點(diǎn)是，若浮點(diǎn)數(shù)的階碼采用移碼運(yùn)算時(shí)，其運(yùn)算規(guī)則和溢出判斷規(guī)則與補(bǔ)碼運(yùn)算是不同的。 考核知識(shí)點(diǎn)1.數(shù)據(jù)的表示方法，要求達(dá)到“應(yīng)用”層次1.1各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制，二、八、十、十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換1.2定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)的編碼1.3原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼的概念、編碼方法和定義范圍1.4浮點(diǎn)數(shù)的編碼原理、數(shù)值范圍和規(guī)格化方法1.5浮點(diǎn)數(shù)的

11、編碼的IEEE標(biāo)準(zhǔn)2.定點(diǎn)數(shù)加法、減法運(yùn)算，要求達(dá)到“應(yīng)用”層次2.1補(bǔ)碼加法和減法的方法2.2溢出的概念和檢測(cè)的方法2.3定點(diǎn)加法器和減法器的結(jié)構(gòu)原理2.4快速進(jìn)位的原理3.定點(diǎn)數(shù)乘除法運(yùn)算，要求達(dá)到“應(yīng)用”層次3.1原碼和補(bǔ)碼位乘法的運(yùn)算方法及其算法流程3.2乘法器的結(jié)構(gòu)原理3.3原碼一位除法的運(yùn)算方法及其算法流程3.4除法器的結(jié)構(gòu)原理4.定點(diǎn)運(yùn)算器的組成和結(jié)構(gòu)，要求達(dá)到“理解”層次4.1算術(shù)邏輯功能部件的結(jié)構(gòu)原理4.2定點(diǎn)運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)5.浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算方法和浮點(diǎn)運(yùn)算器，要求達(dá)到“理解”層次5.1浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算過(guò)程5.2浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化、舍入、溢出判斷的基本概念和方法第七章指令系統(tǒng)第七章指令系

12、統(tǒng)第七章指令系統(tǒng)指指令令系系統(tǒng)統(tǒng)概概述述指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求指指令令的的格格式式指令的尋址方式指令的分類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)發(fā)展方向* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 要求了解機(jī)器的指令系統(tǒng)決定了一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，而一旦計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)確定以后，計(jì)算機(jī)的硬件必須給予支持。指令系統(tǒng)主要體現(xiàn)在它的操作類(lèi)型、數(shù)據(jù)類(lèi)型、地址格式和尋址方法等方面。要求掌握不同的尋址方式對(duì)操作數(shù)尋址范圍以及對(duì)編程的影響，掌握不同的尋址方式所要求的硬件和信息的加工過(guò)程。還應(yīng)了解RISC 的主要特點(diǎn)及其與CISC 的區(qū)別。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) 要求掌握設(shè)計(jì)指令格式的方法,學(xué)會(huì)根據(jù)指令系統(tǒng)的要求，確定指令字中各字段的位數(shù)及其含義。特別是在

13、實(shí)際機(jī)器中，指令字長(zhǎng)不一定等于存儲(chǔ)字長(zhǎng)，因此應(yīng)格外注意各種尋址方法和地址格式的運(yùn)用?？己酥R(shí)點(diǎn)1.指令格式和指令編碼，要求達(dá)到“理解”層次1.1操作碼的編碼方式和擴(kuò)展編碼方法1.2地址碼的概念和編碼方法1.3地址碼以及指令格式類(lèi)型1.4常用指令的助記符2.操作數(shù)的存儲(chǔ)及其尋址方式，要求達(dá)到“應(yīng)用”層次2.1各種操作數(shù)的尋址方式2.2 堆棧的概念、實(shí)現(xiàn)方式以及應(yīng)用場(chǎng)合2.3 各種尋址方式下的地址計(jì)算方法2.4 兩種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)字節(jié)順序的概念3.指令系統(tǒng)，要求達(dá)到“理解”層次3.1 指令狀態(tài)位的含義和形成方式3.2 常見(jiàn)指令的功能特征3.3 CISC和RISC系統(tǒng)的概念和特征第八章CPU 的結(jié)構(gòu)和功能

14、第八章第八章CPU CPU 的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能CPU的功能CPU的基本組成指令周期用指令流程圖表示指令周期時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生器知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)CPU控制方式CPU的中斷系統(tǒng)流水線處理器-流水線原理* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 要認(rèn)識(shí)到機(jī)器的核心是CPU，通過(guò)對(duì)CPU 的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解，掌握機(jī)器完成一條指令的全過(guò)程是在CPU 的統(tǒng)一指揮下進(jìn)行的，而且CPU 在不同的工作周期內(nèi)訪存的性質(zhì)是不同的。此外還應(yīng)掌握中斷技術(shù)在提高整機(jī)效能方面所起的作用，以及為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的處理能力，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的并行性，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中大量采用流水技術(shù)。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) 難點(diǎn)是對(duì)于指令執(zhí)行過(guò)程的理解。 考核知識(shí)點(diǎn)1.基本概念，

15、要求達(dá)到“理解”層次1.1 中央處理器的功能范圍1.2 中央處理器的基本組成1.3 各種寄存器的功能特征2.指令的執(zhí)行過(guò)程，要求達(dá)到“綜合應(yīng)用”層次2.1 指令周期的基本概念2.2 典型運(yùn)算指令、訪存指令和控制指令的指令周期2.3 指令的完整執(zhí)行過(guò)程2.4 指令周期的概念和方框圖表示方法3. 時(shí)序系統(tǒng)要求達(dá)到“理解”層次第九章控制單元的功能第九章控制單元的功能第九章控制單元的功能控制單元模型指令執(zhí)行的過(guò)程中的操作指令系統(tǒng)*控制單元指令操作流程知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 掌握控制單元是CPU的一部分，計(jì)算機(jī)無(wú)論完成什么任務(wù)，都是在控制單元控制下完成的。CU向CPU外部發(fā)出控制信號(hào)，以命令C

16、PU與存儲(chǔ)器和I/O模塊交換數(shù)據(jù)，控制單元也向CPU內(nèi)部發(fā)送控制信號(hào)，以完成寄存器間數(shù)據(jù)傳送，使ALU完成指定的功能以及其他內(nèi)部操作。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) CPU 的控制方式，微操作命令的分析及多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)。 考核知識(shí)點(diǎn)1指令的執(zhí)行過(guò)程，各類(lèi)信息的傳送路徑2. 計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)3. 硬布線控制器時(shí)序系統(tǒng)第十章控制單元的設(shè)計(jì)第十章控制單元的設(shè)計(jì)第十章控制單元的設(shè)計(jì)組合邏輯控制器微程序設(shè)計(jì)微程序控制單元及工作原理微指令設(shè)計(jì)微地址形成方法知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)微程序地址字段格式的設(shè)計(jì)微指令格式微程序控制器單元設(shè)計(jì)舉例* *重重 點(diǎn)點(diǎn) 掌握控制器的基本組成及各自的功能，理解組合邏輯控制器實(shí)現(xiàn)的方法以及設(shè)計(jì)原理。微程序設(shè)計(jì)（包括微程序控制單元框圖及工作原理、微指令的編碼方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序設(shè)計(jì)。 * *難難 點(diǎn)點(diǎn) 微程序控制是一種更規(guī)范的控制方微程序控制是一種更規(guī)范的控制方法，學(xué)會(huì)如何確定微指令格式，編出微法，學(xué)會(huì)如何確定微指令格式，編出微指令的碼點(diǎn)是本章的難點(diǎn)。指令的碼點(diǎn)是本章的難點(diǎn)?？己酥R(shí)點(diǎn)考核知識(shí)點(diǎn)1 組合邏輯控制器要求達(dá)到要求達(dá)到“應(yīng)用應(yīng)用”層層次次1.1 1.1 硬連線控制器的基本結(jié)構(gòu)和原理硬連線控制器的基本結(jié)