計算機組成原理復(fù)習(xí)要點及答案_第1頁
計算機組成原理復(fù)習(xí)要點及答案_第2頁
計算機組成原理復(fù)習(xí)要點及答案_第3頁
計算機組成原理復(fù)習(xí)要點及答案_第4頁
計算機組成原理復(fù)習(xí)要點及答案_第5頁
已閱讀5頁,還剩7頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計算機組成原理課程復(fù)習(xí)要點1、 總線、時鐘周期、機器周期、機器字長、存儲字長、存儲容量、立即尋址、直接尋址、MDR、MAR等基本概念。總線:連接多個部件的信息傳輸線,是各個部件共享的傳輸介質(zhì)。在某一時刻,只允許有一個部件向總線發(fā)送信息,而多個部件可以同時從總線上接收相同的消息。分為片內(nèi)總線,系統(tǒng)總線和通信總線。時鐘周期:也稱為振蕩周期,定義為時鐘頻率的倒數(shù)。時鐘周期是計算機中最基本的、最小的時間單位。在一個時鐘周期內(nèi),僅完成一個最基本的動作。機器周期:完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。一般情況下,一個機器周期由若干個S周期(狀態(tài)周期)組成存儲容量:存儲容量是指

2、可以容納的二進(jìn)制信息量,用存儲器中存儲MAR的數(shù)與位數(shù)的乘積表示。即: 存儲容量 = 存儲單元個數(shù) * 存儲字長立即尋址:立即尋址的特點是操作數(shù)本身設(shè)在指令字內(nèi),即形式地址A不是操作數(shù)的地址,而是操作數(shù)本身,又稱之為立即數(shù)。數(shù)據(jù)是采用補碼的形式存放的把“#”號放在前面,以表示該為立即尋址。直接尋址:在的地址字段中直接指出在內(nèi)存的地址ID。在指令執(zhí)行階段對主存只訪問一次。計算機系統(tǒng):由計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的綜合體。 計算機硬件:指計算機中的電子線路和物理裝置。 計算機軟件:計算機運行所需的程序及相關(guān)資料。 主機:是計算機硬件的主體部分,由CPU和主存儲器MM合成為主機。 CPU:中央處理

3、器,是計算機硬件的核心部件,由運算器和控制器組成;(早期的運算器和控制器不在同一芯片上,現(xiàn)在的CPU內(nèi)除含有運算器和控制器外還集成了CACHE)。 主存:計算機中存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)的存儲器,為計算機的主要工作存儲器,可隨機存??;由存儲體、各種邏輯部件及控制電路組成。 存儲單元:可存放一個機器字并具有特定存儲地址的存儲單位。 存儲元件:存儲一位二進(jìn)制信息的物理元件,是存儲器中最小的存儲單位,又叫存儲基元或存儲元,不能單獨存取。 存儲字:一個存儲單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位。 存儲字長:一個存儲單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。 機器字長:指CPU一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù),通常與CPU的寄存器位

4、數(shù)有關(guān)。 指令字長:一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。 CPU:Central Processing Unit,中央處理機(器),是計算機硬件的核心部件,主要由運算器和控制器組成。 PC:Program Counter,程序計數(shù)器,其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址,并可自動計數(shù)形成下一條指令地址。 IR:Instruction Register,指令寄存器,其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。 CU:Control Unit,控制單元(部件),為控制器的核心部件,其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。 ALU:Arithmetic Logic Unit,算術(shù)邏輯運算單元,為運算器的核心部件,其功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運

5、算。 ACC:Accumulator,累加器,是運算器中既能存放運算前的操作數(shù),又能存放運算結(jié)果的寄存器。 MQ:Multiplier-Quotient Register,乘商寄存器,乘法運算時存放乘數(shù)、除法時存放商的寄存器。 X:此字母沒有專指的縮寫含義,可以用作任一部件名,在此表示操作數(shù)寄存器,即運算器中工作寄存器之一,用來存放操作數(shù); MAR:Memory Address Register,存儲器地址寄存器,在主存中用來存放欲訪問的存儲單元的地址。 MDR:Memory Data Register,存儲器數(shù)據(jù)緩沖寄存器,在主存中用來存放從某單元讀出、或要寫入某存儲單元的數(shù)據(jù)。 I/O:I

6、nput/Output equipment,輸入/輸出設(shè)備,為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱,用于計算機內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。 MIPS:Million Instruction Per Second,每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù),為計算機運算速度指標(biāo)的一種計量單位。 2、 機器指令的執(zhí)行過程,CPU工作周期的劃分。機器指令的執(zhí)行過程:取指令分析指令執(zhí)行指令。 CPU工作周期劃分為:取指周期(取指令)、間址周期(取地址)、執(zhí)行周期(取操作數(shù))、中斷周期(存程序斷點)。 3、 同步通信、異步通信的基本概念,工作特征,及應(yīng)用場合。同步通信: 通信雙方由統(tǒng)一時標(biāo)控制數(shù)據(jù)傳送。時標(biāo)通常由CPU的總線控制部件發(fā)出

7、,也可以由各部分的各自的時序發(fā)生器發(fā)出,但必須由總線控制部件發(fā)出的時鐘信號對它們進(jìn)行同步。優(yōu)點是規(guī)定明確、統(tǒng)一,模塊間的配合簡單一致。缺點是主、從模塊時間配合屬于強制性“同步”,必須在限定時間類完成規(guī)定的要求。 同步通信一般用于總線長度較短、各部件存取時間比較一致的場合。 在同步通信的總線系統(tǒng)中,總線傳輸周期越短,數(shù)據(jù)線的位數(shù)越多,直接影響總線的數(shù)據(jù)傳輸率。異步通信:通信雙方由不同時標(biāo)控制數(shù)據(jù)傳送。沒有公共的時間標(biāo)準(zhǔn),采用應(yīng)答方式(不互鎖、半互鎖、全互鎖三種類型)。異步串行通信的數(shù)據(jù)傳送率用波特率來衡量。波特率是指單位時間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù),單位用bps(位/秒)表示,記做波特。異步通信一

8、般應(yīng)用于并行傳送或串行傳送。4、 微程序控制器、硬連接控制器的基本概念及應(yīng)用場合。微程序控制器: 采用微程序控制方式的控制器稱為微程序控制器。所謂微程序控制方式是指不是由組合邏輯電路產(chǎn)生的,而是由微指令產(chǎn)生。一條往往分成幾步執(zhí)行,將每一步操作所需的若干位命令以代碼形式編寫在一條中,若干條微指令組成一段微程序,對應(yīng)一條機器指令。硬連接控制器: 硬連線控制器,是由基本邏輯電路組成的,對指令中的進(jìn)行, 并產(chǎn)生相應(yīng)的時序的部件,又稱組合邏輯控制器。 硬連線控制器由指令部件、地址部件、時序部件、操作控制部件和中斷控制部件等組成。5、 I/O編址的基本概念,編址方式,以及它們的特點和要求。I/O編址:是由

9、一個個構(gòu)成的,為了對存儲器進(jìn)行有效的管理,就需要對各個存儲單元編上號,即給每個單元賦予一個,這叫編址。經(jīng)編址后,在邏輯上便形成一個線性。編址方式:1) 統(tǒng)一編址:將I/O地址看作是存儲器地址的一部分。占用了存儲空間,減少了主存容量,但無需專用的I/O指令。2) 不統(tǒng)一編址:I/O地址和存儲器地址是分開的,所有對I/O設(shè)備的訪問必須有專用的I/O指令。不占用主存空間,故不影響主存容量,但需要I/O專用指令。6、 指令周期、機器周期、時鐘周期的劃分及相互關(guān)系。指令周期:取指周期PCMAR地址線;1R;M(MAR)MDR;MDRIR;OP(IR)CU;(PC)+1PC 間址周期Ad(IR)MAR;1

10、R;M(MAR)MDR;MDRAd(IR) 執(zhí)行周期1、 非訪存指令:清除累加指令CLA(0ACC) 累加器取反指令COM( ACC)算數(shù)右移一位指令SHR(L(ACC)R(ACC),)循環(huán)左移一位指令(L(ACC)R(ACC)停機指令()、訪存指令:()加法指令:();M(MAR)MDR;()();另外:AX BX:在該指令執(zhí)行階段無需訪存,只需完成(AX)+(BX) AX的操作; (2)存數(shù)指令STA X: Ad(IR)MAR; 1W;ACCMDR;MDRM(MAR); (3)取數(shù)指令LDA X; Ad(IR)MAR; 1R; M(MAR)MDR; MDRACC; 3、轉(zhuǎn)移類指令: (1)

11、無條件轉(zhuǎn)移指令 JMP X:Ad(IR)PC;(2) 條件轉(zhuǎn)移指令 BAN X; 指令地址(累加器結(jié)果A0=1)為負(fù):程序按原順序執(zhí)行; 累加器結(jié)果不為負(fù)(A0=0):A0*Ad(IR)+A0*(PC)PC機器周期:確定機器周期時,通常需要分析機器指令的執(zhí)行步驟及每一步所需的時間,以最復(fù)雜指令功能所需的時間為基準(zhǔn)。訪存一次存儲器的時間即為機器周期。時鐘周期:在一個機器周期里可以完成若干個微操作,每個微操作度需要一定的時間,可用時鐘信號來控制產(chǎn)生每一個微操作命令。機器周期、時鐘周期和節(jié)拍的關(guān)系:指令周期、機器周期、節(jié)拍和時鐘周期的關(guān)系:7、 總線的基本概念,工作特點,對部件分時共享使用的要求???/p>

12、線:連接多個部件的信息傳輸線,是各個部件共享的傳輸介質(zhì)??偩€上信息的傳送有并行和串行兩種。總線分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線(地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線)和通信總線三種。分時和共享是總線的兩個基本特性??偩€特點:機械特性(尺寸、形狀、管腳數(shù)及排列順序) 電氣特性(傳輸方向 和有效的 電平 范圍) 功能特性(每根傳輸線的 功能) 時間特性(信號的 時序 關(guān)系) 共享:多個部件連接在同一組總線上,各部件間相互交換的信息可以通過這組總線傳送。 分時:同一時刻只能在一對部件之間傳送信息,系統(tǒng)中多個部件不能同時傳送信息。8、 存儲器的基本概念,主要性能指標(biāo)及相關(guān)概念。存儲器分類: 按存儲介質(zhì)分類(半導(dǎo)體(易失

13、)、磁表面、磁芯、光盤存儲器) 按存取方式分類:存取時間和物理地址無關(guān)(隨機訪問):隨機存儲器、只讀存儲器。 存取時間和物理地址有關(guān)(串行訪問):順序存取、直接存儲器。 按計算機中的作用分類:主存(RAM,ROM)、閃存、高速緩沖存儲器(Cache)、輔助存儲器(磁盤,磁帶、光盤)地址線是單向輸入的,其位數(shù)與芯片容量有關(guān)。數(shù)據(jù)線是雙向的,其位數(shù)與芯片可讀出或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)位有關(guān)。數(shù)據(jù)線的位數(shù)與芯片容量也有關(guān)。存儲器主要性能指標(biāo):9、 計算機存儲系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的概念、特征和優(yōu)點。存儲器存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu): 緩存-主存層次主要解決CPU和主存速度不匹配的問題,從而提高訪存速度。由于緩存的容量小,因此需要不

14、斷的將主存的內(nèi)容調(diào)入緩存,使緩存中原來的信息被替換掉。 主存-輔存層次主要解決系統(tǒng)的容量問題。他們之間的數(shù)據(jù)調(diào)動是由硬件和操作系統(tǒng)共同完成的。10、 刷新的基本概念、要求、實質(zhì)、基本方法。動態(tài)RAM要考電容存儲電荷的原理來存儲信息。電容上的電荷一般只能維持12ms,因此即使電源不掉電,信息也會自動消失。為此,必須在2ms內(nèi)對其所有存儲單元回復(fù)一次原狀態(tài),這個過程稱為再生或刷新。刷新的過程實質(zhì)上是先將原信息讀出,再有刷新放大器形成原信息并重新寫入的再生過程刷新是一行行進(jìn)行的,必須在刷新周期內(nèi),有專用的刷新電路來完成對基本單元電路的逐行刷新,才能保證動態(tài)RAM內(nèi)的信息不丟失。刷新的三種方式:集中刷

15、新:集中刷新是在規(guī)定的一個刷新周期內(nèi),對全部存儲單元集中在一段時間逐行進(jìn)行刷新,此刻必須停止讀/寫操作。(存在死區(qū)(存取周期*行數(shù)),死亡時間率(行數(shù)/存取周期數(shù)*100%);分散刷新:對每行存儲單元的刷新分散到每個存取周期內(nèi)完成。(無死區(qū),系統(tǒng)速度降低,擴(kuò)大了存取周期)異步刷新:是以上兩種方式的結(jié)合,可以縮短“死時間”,又充分利用最大刷新間隔2ms的特點。11、 計算機I/O控制方式,中斷方式與DMA方式的特征及異同。控制方式:程序查詢方式:由CPU通過程序不斷查詢I/O設(shè)備是否已做好準(zhǔn)備,從而控制I/O設(shè)備與主機交換信息。程序中斷方式、DMA方式。程序中斷方式的特征:CPU在I/O設(shè)備運行

16、過程中,遇到斷點則轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序,中斷服務(wù)程序結(jié)束后返回斷點處繼續(xù)執(zhí)行。不會出現(xiàn)“踏步”現(xiàn)象。DMA方式:I/O設(shè)備能直接與主存交換信息,無需調(diào)用中斷服務(wù)程序,因而不占用CPU,提高了CPU的資源利用率。在DMA竊取周期存取周期時,CPU尚能繼續(xù)作內(nèi)部操作。12、 接口的基本概念,常用接口的分類方式及應(yīng)用。接口:兩個系統(tǒng)或兩個部件之間的交接部分,它既可以是兩種設(shè)備之間的連接電路哦,也可以是兩個軟件之間的共同邏輯邊界。端口:接口電路中的一些寄存器。(數(shù)據(jù),信息,狀態(tài))接口的功能和組成: 選址功能、傳送命令的功能、傳送數(shù)據(jù)的功能、反映I/O設(shè)備工作狀態(tài)的功能。接口類型:1)按數(shù)據(jù)傳輸方式:并行接

17、口和串行接口。 2)按功能選擇的靈活性分類:可編程接口(接口功能機操作方式程序可控)和不可編程接口(接口功能機操作方式程序不可控,硬連線邏輯可控)。 3)通用性分類:通用接口和專用接口。 4)數(shù)據(jù)的傳輸控制方式:程序型接口和DMA接口。13、 補碼加減運算方法及過程。三種機器數(shù)的特點和轉(zhuǎn)換方式:三種機器數(shù)的最高位均為符號位。符號位和數(shù)值部分之間可以用“.”(對于小數(shù))或“,”(對于整數(shù))隔開?!?】當(dāng)真值為正時,原碼、補碼和反碼的表示形式均相同。即符號位用“0”表示,數(shù)值部分與真值相同。例如:真值:18 原碼:0,10010 補碼:0,10010 反碼:0,10010 【2】當(dāng)真值為負(fù)時,原碼

18、、補碼和反碼的表示形式不同,但是其符號位都用“1”表示,而數(shù)值部分補碼是原碼的“求反加1”,反碼是原碼的“每位求反”。 例如:真值:-18 原碼:1,10010 補碼:1,01110 反碼:1,01101【注意】已知y補,求-y補。y補連同符號位在內(nèi)的每位取反,末位加1,即可得-y補?!疽拼a】一個真值的移碼和補碼僅差一個符號位,若將補碼的符號位由“0”改為“1”,或從“1”改為“0”,即可得該真值的移碼。-18的移碼為:0,01110補碼加減運算公式可見,無論操作數(shù)是正還是負(fù),在做補碼加減法時,只需數(shù)值部分連同符號位一起相加,符號位產(chǎn)生的進(jìn)位自然丟掉【例如】14、 溢出的基本概念,以及判定方法

19、。(1) 用一位符號位判斷溢出: 對于加法,只有在正數(shù)加正數(shù)和負(fù)數(shù)加負(fù)數(shù)的兩種情況下才可能出現(xiàn)溢出,符號不同的兩個數(shù)相加是不會出現(xiàn)溢出的。 對于減法,只有在正數(shù)減負(fù)數(shù)或者負(fù)數(shù)減正數(shù)兩種情況下才可能出現(xiàn)溢出,符號相同的兩個數(shù)相減是不會溢出的。 所以,不論是作加法還是作減法,只要實際參加操作的兩個數(shù)(減法時即為被減數(shù)和“求補”以后的減數(shù))符號相同,結(jié)果又與原操作數(shù)的符號不同,即為溢出。 (2)用兩位符號位判斷溢出: 在用變形補碼作加法時,2位符號位要連同數(shù)值部分一起參加運算,而且高位符號位產(chǎn)生的進(jìn)位自動丟失,便可得正確的結(jié)果。 變形補碼判斷溢出的原則是:當(dāng)2位符號位不同時,表示溢出,否則,無溢出。

20、不論是否發(fā)生溢出,高位(第一位)符號位永遠(yuǎn)代表真正的符號位。根據(jù)符號位的正負(fù),判斷是否為正負(fù)溢出。15、 原碼一位乘法的基本方法及計算過程。 0.1101 * 0.1011的具體過程:16、 存儲器的字位擴(kuò)展的概念和方法,存儲器設(shè)計的基本過程。(1) 位擴(kuò)展:位擴(kuò)展是指增加存儲字長,例如:2片1K*4位的芯片可以組成1K*8位(1K代表10根地址線,8位代表8根數(shù)據(jù)線)的存儲器。如圖:位擴(kuò)展指的是芯片的除數(shù)據(jù)線以外的其它線都分別連接在一起,其中的各芯片的數(shù)據(jù)線分別與CPU的數(shù)據(jù)線相連接,不重復(fù)。 (2)字?jǐn)U展: 字?jǐn)U展是指增加存儲器字的數(shù)量。例如2片1K*8位的存儲芯片可組成一個2K*8位(1

21、1根地址線,8根數(shù)據(jù)線)的存儲器,即存儲字增加了一倍。如圖:數(shù)據(jù)線、地址線和分別都相連,中間隔著一個與非門相連。(3) 字、位擴(kuò)展:既增加存儲字長,又增加存儲字?jǐn)?shù)量。例如8片1K*4位的芯片組成4K*8位(12根地址線,8根數(shù)據(jù)線)的存儲器。如圖所示: 存儲器設(shè)計的基本過程:(課本p94 例4.1,P95 例4.2) 1)根據(jù)題目的地址范圍寫出相應(yīng)的二進(jìn)制地址碼。 2)根據(jù)地址范圍的容量以及該范圍在計算機系統(tǒng)中的作用,選擇存儲芯片。 3)分配CPU的地址線。 4)片選信號的形成。17、 計算機主頻、周期、速度等基本概念,以及相關(guān)計算。 主頻也叫時鐘頻率,單位是MHz,用來表示CPU的運算速度。

22、CPU的工作頻率(主頻)包括兩部分:外頻與倍頻,兩者的乘積就是主頻。另外主頻 = 1 / 時鐘周期; 時鐘周期也稱為振蕩周期,定義為時鐘頻率的倒數(shù)。時鐘周期是計算機中最基本的、最小的時間單位。在一個時鐘周期內(nèi),僅完成一個最基本的動作。時鐘周期 = 1/主頻。主頻 / MIPS = 每秒運行的時鐘周期。18、 Cache的基本概念,工作原理,以及相關(guān)計算。1) 由主存地址映射到Cache地址稱為地址映射。地址映射方式有直接映射(固定映射關(guān)系)、全相聯(lián)映射(靈活性大的映射關(guān)系)、組相聯(lián)映射(上述兩種映射的折中)。(p120p122所有例題)2) 工作原理:3)命中與未命中: 緩存共有 C 塊,主存共有M塊M>>C命中:主存塊調(diào)入緩存,主存塊與緩存塊建立了對應(yīng)關(guān)系,并用標(biāo)記記錄與某緩存塊建立了對應(yīng)關(guān)系的主存塊號。未命中:主存塊未調(diào)入緩存,主存塊與緩存塊未建立對應(yīng)關(guān)系。Cache的容量與塊長是影響Cache效率的重要因素,通常用“命中率”來衡量Cache的效率。命中率是指CPU要訪問的信息已在Cache內(nèi)的比

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論