计算机组成原理期末复习资料
计算机组成原理期末复习资料
计算机组成原理一、缩写词解释CPU:中央处理器ALU:算术逻辑单元I/O:输入输出接口RAM:随机存储器SRAM:静态随机访问存储器DRAM:动态随机访问存储器ROM:只读存储器PROM:用户可编程的只读存储器EPROM:紫外线可擦除可编程只读存储器FLASH:闪速存储器EEPROM:用电可擦除可编程只读存储器ISA:工业标准总线EISA:扩展工业标准总线PCI:外围部件互连总线USB:通用串行总线RS—232C:串行通信总线Cache:高速缓存FIFO:先进先出算法LRU:近期最少使用算法CRC:循环冗余校验码A/D:模拟/数字转换器D/A:数字/模拟转换器DMA:直接存储器存取方式DMAC:直接内存访问控制器LED:发光二极管FA:全加器OP:操作码CISC:复杂指令系位计算机RISC:精简指令系位计算机VLSI:超大规模集成电路LSI:大规模集成电路MAR:存储器地址寄存器MDR:存储器数据寄存器CU:控制单元CM:控制存储器二、选择题（自己看书吧··）三、名词解释1.计算机系统：由硬件和软件两大部分组成，有多种层次结构。
2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
3.主存：用于存放正在访问的信息4.辅存：用于存放暂时不用的信息。
5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本。
6.中央处理器：是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。
软件：指看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。
8.系统软件：又称系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。
应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。
9.源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。
目的程序：由计算机将其翻译机器能识别的机器语言程序。
10.总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
计算机组成原理期末复习资料要点
计算机组成原理期末复习资料（陆瑶编著）第一章计算机的系统概述（P1-8）1.1计算机的组成任务（P1）1.计算机系统由硬件和软件两个子系统组成；2.计算机系统结构主要有a、研究计算机系统硬件、软件功能的分配；b、确定硬件和软件的界面；c、完成提高计算系系统性能的方法；3.计算机的组成是按照计算机系统结构分配给硬件子系统的功能以与确定的概念结构，研究硬件子系统各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令集的各种功能和特性。
4.计算机实现是计算机组成的物理实现，即按计算机组成制定的方案，制作出实际的计算机系统，它包括处理器、主存、总线、接口等各部件的物理结构的实现，器件的集成度和速度的选择和确定，器件、模块、插件、底板的划分和连接，专用器件的设计，电源配置、冷却、装配等各类技术和工艺问题的解决等。
1.2计算机的硬件系统结构P2（1.2.1）5.电子数字计算机普遍采用冯·诺依曼计算机系统结构。
6. 主机：由、存储器与接口合在一起构成的处理系统称为主机。
7. ：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
8.冯·诺依曼计算机系统结构由运算器、控制器、储存器、输入设备、输出设备5大部件组成，相互间以总线连接。
9.运算器的作用：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以与移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件()。
（算数逻辑部件（）：用于完成各种算术运算和逻辑运算（主要用于条件判断、设备控制等）。
）10.控制器的作用：是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令.由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的"决策机构"，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
11储存器的作用：是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
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2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
3.主存：用于存放正在访问的信息4.辅存：用于存放暂时不用的信息。
5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本。
6.中央处理器：是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。
软件：指看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。
8.系统软件：又称系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。
应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。
9.源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。
目的程序：由计算机将其翻译机器能识别的机器语言程序。
计算机组成原理》期末考试复习
一、冯·诺依曼机
冯·诺依曼机的组成 冯·诺依曼机的工作原理 冯·诺依曼机的层次结构
计算机学院
二、数据编码与数据校验
定点、 定点、IEEE754浮点数的表示和表示范围 海明码校验、 海明码校验、 CRC校验 CRC校验 奇偶校验
计算机学院
例 题
计算机学院
五、指令系统与控制器
操作码的扩展技术 指令格式、 指令格式、寻址方式 CPU的组成、控制器的类型、机器指令与微指令与 CPU的组成、控制器的类型、 的组成 微程序的关系 控制器的时序设计 指令的操作和微操作流程图 微指令格式 微地址的安排
计机学院
六、流水线
流水线的时空图 如何提高流水线的性能 流水线的实际吞吐率 流水线的加速比 流水线的效率
二运算方法与运算器二运算方法与运算器?补码加减法运算溢出判断?浮点加减运算?一位原码补码乘除法运算一位原码补码乘除法运算计算机学院?阵列运算方法三指令系统与控制器三指令系统与控制器?指令格式与寻址方式?指令的操作流程?微指令格式设计微指令格式设计计算机学院?微程序设计的控制器四存储系统与存储结构四存储系统与存储结构?内存储器的结构与扩展方法?高速缓冲存储器与数据调度?虚拟存储器的设计方法虚拟存储器的设计方法计算机学院?磁记录存储器的原理与性能指标计算五五ioio系统与系统与ioio调度调度?中断排队?多重中断?中断接口中断接口计算机学院?dma的三种传送方式?dma的三个传送阶段
1、如果有16个信息位的信息，采海明码校验，需 要多少校验位？应设置在哪些位置上？写出相应 的海明码。 2、若计算机准备传送的数据信息是： 1010110010001111，生成多项式是X5+X2+1，计算 校验位，写出CRC位。
计算机组成原理复习要点
第三章 运算方法和运算器件
• 定点加、减运算及其溢出判断方法，其中减法运算是通过补码加法运 算实现的，其中根据[x]补求[-x]补。什么时候将会发生溢出？P6162,三种溢出判断方法。在计算机中，所表示的数会发生溢出，其根本 原因是计算机的字长有限。
• 定点原码乘法采用数值位用绝对值相乘，符号位单独处理；补码乘法 采用Booth算法；定点原码加减交替除法 ：仅当最后一步余数为负时， 做恢复余数的操作
第二组：
4000H~7FFFH
第三组：
8000H~BFFFH
第四章：
C000H~FFFFH
第五章 指令系统
• 指令的格式是指指令用二进制表示的形式，通常由指令码和操作数的 地址码两部分组成，操作数有一地址、二地址和多地址之分；指令码 有定长与不定长之分；指令系统是表征一台计算机性能的重要因素， 它的格式和功能不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软 件。
复习要点
第一章 计算机系统概论
计算机系统
硬件系统
软件系统
外围设备 主机
系统软件
应用软件
外输输 C 内 存入出 P 存 储设设 U 器备备
寄运 控 高
存算 制 速
器器 器 缓
包
存
含
( )
操 作 系 统
语数
言据
处 理 程
… …
库 管 理
序系
统
数自 据动 处控 理制 程程 序序
企科
业学
管… 计 理… 算
• 流水线的概念，流水CPU是一种非常经济而实用的时 间并行技术，影响流水线性能的因素：访存冲突（即 资源相关）和相关（数据相关、控制相关）问题
第八章 系统总线
• 系统总线的结构有单总线和多总线之分，功能有数据 线、地址线和控制线之分，其中地址线（控制线）的 功能：提供主存、I / O接口设备的地址（控制信号、 响应信号）。计算机系统中，根据应用条件和硬件资 源不同，数据传输方式可采用串行微指令的编码。注意PC+1在不同机器中的含义， 如8位字长、16位指令和16位字长、16位指令
计算机组成原理期末复习+内容总结
计算机组成原理期末复习+内容总结第一章计算机系统概论1.基本概念硬件是指可以看得见、摸得着的物理设备实体。
一般讲硬件还应包括将各种硬件设备有机组织起来的体系结构。
软件由程序、数据和文档组成。
它使计算机硬件能完成运算和控制功能的有关计算机指令和数据定义的组合，即机器可执行的程序及有关数据。
另外，软件还包括机器不可执行的与软件开发、过程管理、运行、维护、使用和培训等有关的文档资料。
固件是将软件写入只读存储器ROM中，称为固化。
只读存储器及其写入的软件称为固件。
固件是介于硬件和软件之间的一种形态，从物理形态上看是硬件，而从运行机制上看是软件。
计算机系统的层次结构是现代计算机系统由硬件、软件有机结合的十分复杂的整体。
在了解、分析、设计计算机系统时，人们往往采用分层的方法，即将一个复杂的系统划分为若干个层次，即计算机系统的层次结构。
最常见的是从计算机编程语言的角度划分的计算机系统层次结构。
虚拟计算机是指通过配置软件扩充物理机功能以后所形成的一台计算机，而物理机并不具备这种功能。
虚拟机概念是计算机分析设计中的一个重要策略，它将提供给用户的功能抽象出来，使用户摆脱具体物理机细节的束缚。
2.计算机的性能指标计算机的性能指标有以下几个方面：吞吐量表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。
响应时间表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
利用率在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。
处理机字长常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。
总线宽度一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。
存储器容量是存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。
存储器带宽是单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。
主频/时钟周期CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么。
计算机组成原理期末复习
《计算机组成原理》1．指令、指令系统、虚拟存储器、Cache的地址映像、微命令、微指令、输入设备、输出设备、中断系统、中断隐指令、光盘、指令周期、机器周期、节拍的定义指令：指令是指计算机执行某些操作的命令。
指令系统：一台计算机所有指令的集合。
虚拟存储器：将主存储器和辅助存储器的地址空间统一编址，在硬件和系统软件的共同管理下，可以把它们看成一个单一的存储器。
cache的地址映像：在cache中，地址映像是指把主存地址空间映像到cache地址空间，也就是把存放在主存中的程序按照某种规则装入cache中，地址映像有3种方法全相联映像，直接映像，组相联映像微命令：在微程序控制的计算机中，将控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫做微命令。
微指令：指控制存储器中的一个单元的内容，即控制字，是若干个微命令的集合。
输入设备：向计算机输入信息的外部设备称为输入设备。
输出设备：接受计算机输出信息的外部设备称为输出设备。
中断系统：是计算机实现中断功能的软、硬件总称。
中断隐指令：CPU响应中断后，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实现的。
光盘：用光学方式读写信息的圆盘称为光盘。
指令周期：CPU每取出一条指令并执行这条指令，都要完成一系列的操作，所需要的时间通常叫做一个指令周期。
机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
节拍：在一个机器周期内，要完成若干个微操作。
这些微操作有的时候可以同时执行，有的需要按先后次序串行执行。
因而应把一个机器周期分为若干个相等的时间段，每一个时间段对应一个电位信号，称为节拍电位信号。
2．冯·诺依曼等人提出的存储程序概念（教材P2，共3点）。
1)计算机应由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备5大基本不见组成；2)计算机内部采用二进制来表示指令和数据；3)将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储器程序的基本含义。
计算机组成原理期末考试题及答案
计算机组成原理期末考试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 计算机系统由哪两大部分组成？A. 硬件和软件B. 中央处理器和外部设备C. 输入设备和输出设备D. 存储器和运算器答案：A2. 下面哪一个不是计算机硬件的基本组成？A. 运算器B. 控制器C. 存储器D. 键盘答案：D3. 下面哪一个寄存器不属于CPU内部寄存器？A. 指令寄存器（IR）B. 程序计数器（PC）C. 累加器（AC）D. 磁盘地址寄存器（MAR）答案：D4. 下面哪一个不是计算机的性能指标？A. 字长B. 主频C. 内存容量D. 操作系统答案：D5. 下面哪一个不是计算机的总线类型？A. 数据总线B. 地址总线C. 控制总线D. 信号总线答案：D6. 下面哪一个不是存储器的层次结构？A. 缓存（Cache）B. 主存储器（RAM）C. 辅助存储器（硬盘）D. 寄存器答案：D7. 下面哪一个不是计算机的输入设备？A. 键盘B. 鼠标C. 扫描仪D. 打印机答案：D8. 下面哪一个不是计算机的输出设备？A. 显示器B. 打印机C. 扬声器D. 键盘答案：D9. 下面哪一个不是计算机的总线标准？A. PCIB. USBC. SATAD. HTTP答案：D10. 下面哪一个不是计算机的指令类型？A. 数据传送指令B. 运算指令C. 控制指令D. 通信指令答案：D二、填空题（每题3分，共30分）1. 计算机硬件系统主要包括五大部件，分别是________、________、________、________和________。
答案：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备2. 计算机的运算器主要由________、________和________组成。
答案：算术逻辑单元（ALU）、累加器（AC）、寄存器3. 计算机的指令系统主要包括________、________和________三种类型的指令。
答案：数据传送指令、运算指令、控制指令4. 计算机的存储器层次结构包括________、________和________。
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第一章
1 ．冯·诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？
解：冯·诺依曼计算机的特点如下：
(1) 计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备
五大基本部件组成；
(2) 计算机内部采用二进制来表示指令和数据；
(3) 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。
第3点是最主要的一点。
第二章
1 ．设机器数的字长８位（含１位符号位），分别写出下列各二进制数的原
码、补码和反码：０，－０，0.1000，－0.1000 ，0.1111 ，－0.1111 ，1101 , －1101 。
3 ．已知下列数的原码表示，分别写出它们的补码表示：
［X1］原＝0.10100，［X2］原＝1.10111 。
解：［X1］补＝0.10100 ，［X2］补＝1.01001 。
4 ．已知下列数的补码表示，分别写出它们的真值：［X1］补＝0.10100 ，［X2］补＝1.10111 。
解：X1 ＝0.10100，X2 ＝－0.01001。
14 ．某浮点数字长12位，其中阶符１位，阶码数值３位，数符１位，尾数数值７位，阶码以２为底，阶码和尾数均用补码表示。
它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？
15 ．某浮点数字长1６位，其中阶码部分６位（含１位阶符），移码表示，以２为底；尾数部分10 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。
16．一浮点数，其阶码部分为p位，尾数部分为q位，各包含１位符号位，均用补码表示；尾数基数r ＝２，该浮点数格式所能表示数的上限、下限及非零的最小正数是多少？写数据的机器层次表示出表达式。
17 ．若上题尾数基数r ＝16，按上述要求写出表达式。
18 ．某浮点数字长32位，格式如下。
其中阶码部分８位，以２为底，移码
表示；尾数部分一共24位（含１位数符），补码表示。
现有一浮点代码为（8C5A3E00）16 ，试写出它所表示的十进制真值。
19．试将（－０.1101）2用IEEE 短浮点数格式表示出来。
20 ．将下列十进制数转换为IEEE 短浮点数：
21 ．将下列IEEE 短浮点数转换为十进制数：（１）11000000 11110000 00000000 00000000 （２）00111111 00010000 00000000 00000000 （３）01000011 10011001 00000000 00000000 （４）01000000 00000000 00000000 00000000 （５）01000001 00100000 00000000 00000000 （６）00000000 00000000 00000000 00000000
22 ．对下列ASCII 码进行译码：
1001001 ，0100001 ，1100001 ，1110111
1000101 ，1010000 ，1010111 ，0100100
解：以上ASCII码分别为I，！，a，w，E,P,W,$.
25 ．已知下面数据块约定：横向校验、纵向校验均为奇校验，请指出至少
有多少位出错。
26 ．求有效信息位为01101110 的汉明校验码。
第三章
１０．某机字长为16位，主存容量为64K 字，指令格式为单字长单地址，共有64条指令。
试说明：
（１）若只采用直接寻址方式，指令能访问多少主存单元？
（２）为扩充指令的寻址范围，可采用直接／间接寻址方式，若只增加一位直接／间接标志，指令可寻址范围为多少？指令直接寻址的范围为多少？
（３）采用页面寻址方式，若只增加一位Z／C（零页／现行页）标志，指令寻址范围为多少？指令直接寻址范围为多少？
（４）采用（２）、（３）两种方式结合，指令的寻址范围为多少？指令直接寻址范围为多少？
１３．计算下列４条指令的有效地址（指令长度为16位）。
（1）000000Q （2）100000Q
（3）170710Q （4）012305Q
第四章
４．已知X和Y，试用它们的变形补码计算出X＋Y，并指出结果是否溢出。
（１）X ＝0.11011 ，Y ＝0.11111
（２）X ＝0.11011 ，Y ＝-0.10101
（３）X ＝-0.10110 ，Y ＝-0.00001
（４）X ＝-0.11011 ，Y ＝0.11110
５．已知X和Y ，试用它们的变形补码计算出X－Y，并指出结果是否溢出。
（１）X ＝0.11011 ，Y ＝-0.11111
（２）X ＝0.10111 ，Y ＝0.11011
（３）X ＝0.11011 ，Y ＝-0.10011
（４）X ＝-0.10110，Y ＝-0.00001
８．分别用原码乘法和补码乘法计算X×Y 。
（１）X ＝0.11011 ，Y ＝-0.11111 （２）X ＝-0.11010，Y ＝-0.01110
（２）X×Y ＝０.010*******
１０．分别用原码和补码加减交替法计算X÷Y 。
（１）X ＝0.10101 ，Y ＝0.111011
（２）X ＝-0.10101 ，Y ＝0.11011
（３）X ＝0.10001 ，Y ＝- 0.10110
（４）X ＝-0.10110 ，Y ＝-0.11011
第五章
５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？
解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。
常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３种。
集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。
分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了整机的速度，且刷新过于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。
异步方式虽然也有死区，但比集中方式的死区小得多，而且减少了刷新次数，是比较实用的一种刷新方式。
8．有哪几种只读存储器？它们各自有何特点？
解1.MROM ：可靠性高，集成度高，形成批量之后价格便宜，但用户对制造厂的依赖性过大，灵活性差。
2.PROM ：允许用户利用专门的设备（编程器）写入自己的程序，但一
旦写入后，其内容将无法改变。
写入都是不可逆的，所以只能进行一次性写入。
3.EPROM ：不仅可以由用户利用编程器写入信息，而且可以对其内容
进行多次改写。
EPROM 又可分为两种：紫外线擦除（UVEPROM）和电擦除（EEPROM）。
4.闪速存储器：既可在不加电的情况下长期保存信息，又能在线进行快
速擦除与重写，兼备了EEPROM 和RAM 的优点。
9 ．说明存取周期和存取时间的区别。
解：存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两
次访问存储器操作之间所需要的最短时间。
存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
存取周期一定大于存取时间。
10 ．一个１K ×８的存储芯片需要多少根地址线、数据输入线和输出线？
解：需要10根地址线，8根数据输入和输出线。