《计算机组成原理与汇编语言》—复习提纲
《计算机组成原理与汇编语言》复习提纲
考试题型：选择题：2分×10=20分
填空题：2分/×空10=20分
简答题：6小题共20分
计算题：10分×2=20分
设计题：10分×2=20分·0
第一章：绪论
知识点：
1、存储程序概念（基本含义）。
存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”。将程序像数据一样存储到计算机内部存储中。程序存入存储器后，计算机便可自动地从一条指令转到执行另一条指令
2、冯·诺依曼计算机结构的核心思想是什么？
3、主机的概念（组成部件是哪些？）
中央处理器（CPU）和存储器一起组成主机部分
中央处理器=运算器+控制器
1.主机由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备组成
4、计算机的五大基本部件有哪些？
算机
5、冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器的设计思想各是什么？Cache和主存储器分别是采用的哪种设计思想？
1.冯·诺依曼结构思想：指令和数据是不加混合存储在同一个存储器中，共享
3.Cache采用的是冯·诺依曼结构思想，主存储器采用哈佛结构思想
6、计算机系统是有软件系统和硬件系统组成的；而计算机的硬件系统是有主机和外部设备组成的，外部设备包括输入设备和输出设备（即I/O 设备）。
5、现代个人PC 机在总线结构上基本上都采用的是单总线结构，根据所传送的信息类型不同又可分为哪三类总线？
第二章：数据的机器层表示
知识点：
1、定点小数表示范围（原码、补码）
2、定点整数表示范围（原码、补码）
3、浮点数表示范围
4、规格化的浮点数，要求尾数部分（补码纯小数表示）满足规格化要求，即除了-0.5之外，其余的规格化位数均满足符号位与最高数值位不同。
5、移码表示(移码和补码相比，只是符号位上，移码用0表示正数，1表示负数)
移码：1表示正数，0表示负数
6、原码、反码、补码和移码中，哪些码的数值在数轴上关于0点对称，并且0有两种不同的表示形式？哪些码的数值在数轴上关于0点不对称，并且0有唯一的表示形式？哪些码经常用来表示浮点数的阶码？
练习题：
1、用原码表示某纯小数，共占10位，其中1位用来表示符号位，则数值表示范围是？若用补码表示该纯小数，则数值表示范围是？若表示的是纯整数，采用原码表示和补码表示，所能表示的数值范围各是？
2、设机器数的字长8位（含8位符号位），分别写出下列各二进制数的原码、补码和反码。
1110,0011.0--，
32
5
1289-， [-0.0011]原：1.0011000，[-0.0011]补：1.1101000，[-0.0011]反：1.1100111 [-1110]原：10001110，[-1110]补：11110010，[-1110]反：11110001 [9/128]原：0.0001001，[9/128]补：0.1111001，[9/128]反：0.1110110
[-5/32]原：1.0011100，[-5/32]补：1.1111100，[-5/32]反：1.1100011
3、某浮点数字长16 位 ， 其中阶码部分 4 位（含 １ 位阶符），移码表示 ， 以2 为底 ； 尾数部分12位（含1位数符，位于尾数最高位），补码表示，规格化。分别写出下列各题的二进制代码与十进制真值。 （１） 非零最小正数 ； （２） 最大正数 ；
（３） 绝对值最小负数 ； （４） 绝对值最大负数
第三章：指令系统
知识点：
1、指令的基本格式（OP 字段和地址字段组成）。
指令长度与机器字长没有固定关系
指令长度是指一条指令中所包含的二进制代码的位数，它取决于操作码字段的长度、操作数地址的个数及长度。
2、指令的地址码结构（
3、2、1、0地址指令的区别）
三地址指令：
二地址指令：
一地址指令：
零地址指令：
没有操作码（OP ）就不叫指令。
零地址指令两个数都在堆栈中，栈顶和次栈顶
3、规整型指令的操作码设计（扩展操作码法？？？？）
指令系统中的每一条指令都有一个唯一确定的操作码。
4、编址方式（字编址、字节编址、位编址。哪种编址方式能支持单字节访问？？？哪几种是有地址空间浪费的？）
5、指令中地址码的位数是和主存容量（寻址空间）、最小寻址单位有关的。
主存容量越大，所需的地址码位数就越大。
对字符或位操作是否方便的角度看，最小寻址单位越小越好。
6、各种数据寻址方式的速度区别？
寻找下一条将要执行的指令地址称为指令寻址，寻找操作数的地址称为数据寻址。
7、各种寻址方式的有效地址EA的计算？？？？？？？：
立即寻址、直接寻址、一级间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、多级间接寻址、相对寻址、变址寻址、页面寻址
8、什么是精简指令系统（RISC）？？？？
9、输入输出设备的两种编址方式：独立编址I/O方式、统一编址I/O。
独立编制I/O方式：外设端口和主存单元分别独立编址
优点：I/O指令和访存指令容易区分，外设地址线少，译码简单，主存空间不会减少
缺点：控制线增加了I/O Read和I/O Write信号
统一编制I/O方式：把外设寄存器和主存单位统一编址，没有专门的I/O指令优点：总线结构简单，全部访存类指令都可用于控制外设，可直接对外设寄存器进行各种运算
缺点：占用主存一部分地址，缩小了可用的主存空间
练习题：
课本P76 3-4 3-9 3-10 3-12
第四章：数值的及其运算
知识点：
1、已知[Y]补求[-Y]补的方法（连同符号位按位取反加1）。
2、双符号位补码的溢出判断与检测方法（两个符号位异号）。
3、掌握补码的左移、右移运算方法（补码右移时，左边空出来的位补符号位；左移时，右边空出来的位补0）。
4、掌握浮点数加减运算的方法P106-P107
练习题：
1、已知：X=-6.25，Y=9.625
（1）、将X、Y分别转换成二进制浮点数（阶码和尾数均用补码表示，其中阶码占4位，尾数占8位，各包含一位符号位）。
（2）、用变形补码，求X-Y=？（舍入采用恒舍法，结果用二进制和十进制两种方法表示。）
第五章：存储系统和结构
知识点：
2、存储器分类：按存取方式分类可分为？按信息的可保存性分类可分为？
1.按存取方式分类：（1）随机存取存储器
（2）只读存储器
（3）顺序存取存储器
（4）直接存取存储器
3、存储系统层次结构可分为Cache－主存层次和主－辅存层次。他们各是为了解决什么问
4、在字节编址计算机的地址安排方案中，什么是大端方案？什么是小端方案？？？P126
存储体是主存储器的核心，用来存放指令和数据。
5、什么是边界对齐的数据存放方法？P128-129。？？？？
6、SRAM和DRAM的读写速度比较？高速缓冲器和主存储器各是采用了二者中哪种来制作的？
DRAM集成度高，功耗小，但存取速度慢，一般用来组成大容量主存系统
）的三种刷新方式各是什么？刷新过程中的死区是什么？
优点：读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高
优点：没有“死区”
缺点：加长了系统的存取周期，降低了整机的速度；刷新过于频繁，尤其是当
这种刷新方式可以看作对前两种刷新方式的集合，虽然也有“死区”，但比集中刷新方式的“死区”要小很多，而且减少了刷新次数。
若不及时补充电荷的话，信息也会丢失。重写一般是按存储单元进行的，而刷新通常是以存储体矩阵中的一行为单位进行的。
9、主存容量的扩展：字扩展，位扩展，同时扩展。存储芯片的地址分配和片选。
将多片组合起来常采用：位扩展法、字扩展法、字和位同时扩展法。
10、Cache与主存之间的地址映像的方法有哪3种？哪种方式最灵活？哪种最不灵活？哪
种冲突率最高、空间利用率最低？哪种块冲突率最高、空间利用率最高？哪种地址变换速
2.全相联映像最灵活，直接映像最不灵活
3.直接映像冲突率最高，空间利用率最低；全相联映像冲突率最低，空间利用率最高
4.直接映像变换速度最快，容易实现；全相联映像变换速度最慢，最难实现
11、什么是Cache读命中？？？？？？
12、在对Cache中的块进行替换时，常用的替换算法有哪几种？
随机算法、先进先出（FIFO）算法、近期最少使用（LRU）算法
13、Cache有哪2种更新策略？
写直达法和写回法
练习题：
1、某计算机字长为32位，其容量是1MB，按字节编址的寻址范围是多少？若主存以字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。
2、现有1024 ×4 的存储芯片，若用它组成容量为16K ×8 的存储器。试求：（1）实现该存储器所需的芯片数量？
（2）若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为４K ×8 ，该存储器所需的地址线总位数是多少？其中几位用于选板？几位用于选片？几位用作片内地址？（3）画出一块板内各芯片的连接逻辑图。
3、设某机Cache的速度为主存速度的5倍；如果Cache命中率为90%，则有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？
第六章：中央处理器
知识点：
1、中央处理器的组成包括哪些部件？
各自的时序信号自我控制
联合控制方式：CPU只需给出起始信号，主存和外设按自己的时序信号去安排操作；一旦操作结束，则向CPU法结束信号，以便CPU再安排它的后继工作
3、中央处理器有哪些专用寄存器？各完成什么功能？
CPU 中的寄存器分为通用寄存器和专用寄存器
优点：速度快
优点：易于实现自动化
缺点：指令的执行速度比组合逻辑控制器慢
5、什么是三级时序系统？指令周期、机器周期、节拍和工作脉冲之间的关系是什么？？？？？？
三级时序系统即机器周期、节拍、工作脉冲。
P178）
取指令阶段属于公共操作。
8、理解微程序控制的有关术语（如微命令 、微操作、微指令、微程序等），并掌握微程序和普通的程序指令之间的关系。
可考填空
微操作是由一条指令分解成的序列
微地址是存放控制字的控制存储器的单元地址
微周期是从控制存储器中读取一条微指令并执行相应的微命令所需的全部时间关系：
微程序是由微指令组成的
微指令是若干个微命令的集合
微指令可以分为操作控制字段和顺序控制字段
微操作是微命令的操作过程
操作控制字段，又称微操作码字段
顺序控制字段，又称微地址码字段
9、微指令编码法有哪三种？哪种编码方法指令字最长？哪种最短？哪种编码方法并行性最好？哪种最差？在字段编码法中，我们是将兼容性的微指令放在同一字段还是将互斥性的微指令放在同一字段？
1.直接控制法（不译码法）、最短编码法、字段编码法（字段直接编码法、字段间接编码法）
2.直接控制法指令字最长，最短编码法指令字长最短
3.直接控制法的并行性最好，最短编码法的并行性最差
4.把互斥性的微命令放在同一字段（P184）
10、理解流水线技术及其工作原理。（P205）
练习题：
课后题P209 6-13 P210 6-14
3、一条指令的执行过程可以分解为取指、分析和执行三个步骤，取指的时间为3t，分析的时间为2t，执行的时间为4t。若按照串行方式执行，则10条指令全部执行完需要的时间是多少？若按照流水线方式执行，则执行完10条指令需要的时间是多少？
第八章：外部设备
知识点：
1、掌握磁介质存储器的主要技术指标（记录密度，存储容量，平均存取时间，数据传送率）。记录密度：磁介质存储器上单位长度或单位面积所存储的二进制信息量。
有两个参数，分别是道密度（横向密度，单位：道/in、道/mm）
位密度（纵向密度，单位：位/in、位/mm）
存储容量：整个磁介质所能存储的二进制信息的总量，一般以字节为单位，它与存储介质的尺寸和记录密度直接相关
平均存取时间（P229）：当磁头接到读写命令后，从原来的位置移动到指定位置
并完成读写操作的存取时间
数据传送率（Dr）：磁介质存储器在单位时间内向主机传送数据的位数或字节数，
单位b/s or B/s
2、掌握硬盘存储器技术参数的计算！！！！！！！！（P238）。
3、掌握格式化容量和非格式化容量的区别以及各自的参数计算方法（格式化容量是按照位密度进行计算，格式化容量是按照扇区来进行计算）。
4、格式化容量是以扇区为基本存储单位的。
5、磁盘命令如何表示磁盘地址？
练习题：
P277 课后题8-4,8-5,8-6
第九章：输入输出系统
知识点：
1、接口是有哪三部分组成的？
接口由数据端口、命令端口、状态端口组成
2、接口与端口的区别是？
3、接口按照数据传送方式可分为串行接口（例如硬盘控制器的IDE）和并行接口（例如硬盘控制器的SATA接口），按照主机访问I/O设备的控制方式（或者成为I/O设备传送信息的控制方式）有哪几种？
自己服务的情况
总而言之，中断的处理要比调用子程序指令的执行复杂得多
5、向量中断和非向量中断有什么不同？
向量中断：指那些中断服务程序的入口地址是由中断事件自己提供的中断
向量地址：中断地址在提出中断请求的同时，通过硬件向主机提供中断程序入口地址
非向量中断：中断事件不能直接提供中断服务程序的入口地址
6、CPU响应中断的条件有哪些？
1.CPU接收到中断请求信号
2.CPU允许中断
3.一条指令执行完毕
7、什么是中断隐指令？它完成的操作有哪些？
CPU响应之后，经过某些操作，转去执行中断服务程序。这些操作是由硬件直接
8、如何使计算机具备多重中断（中断嵌套）的能力？（P296）
首先要能保护多个断点，而且先发生的中断请求的断点，先保护后恢复；后发
）
10、理解中断处理的全过程。P300 图9-18
中断请求→中断判优→中断响应→中断处理→中断返回
11、掌握使用中断屏蔽码改变中断处理次序的方法。（P299）
控制方式是一个具有特殊功能的处理器，它具有自己的指令和程序，通过执行通道程序来实现对数据传送的控制，故通道具有更强的独立处理数据输入输出的功能
2.DMA控制器通常只能控制一台或少数几台同类设备；而一个通道则可以同时控制许多台同类或不同类的设备
13、按照输入输出信息的传送方式，通道可以分为哪三类？其中哪种通道用于连接与管理多台低速设备？为什么？哪种方式适用于主机与单个高速外设之间进行简单的数据块传送？为什么？（P308）
字节多通道用于连接与管理多台低速设备，理由：该通道不间断地、轮流地启动每个设备控制器，当通道为一个设备传送完一个字节后，就转去为另一个设备服务。
选择通道适用于主机与单个高速外设之间进行简单的数据块传送，理由：选择通道一次只能执行一个通道程序，只有当它与主存交换完信息后，才能选择另一台外部设备并执行该设备的通道程序
练习题：
P314 9-18,9-19