计算机组成原理复习要点

一、 题型分布

选择题 20分；填空题 30分；判断题 10分；计算题 20/25分；简答题 20/15分

二、 每章重点内容

第一章 概述

1、什么是计算机组成

2、诺依曼体系结构计算机的特点

（1）硬件由五大部份组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）。（2）软件以2#表示。（3）采用存储程序 所有的程序预先存放在存储器中,此为计算机高速自动的基础； 存储器采用一维线性结构； 指令采用串行执行方式。 控制流（指令流）驱动方式；

（4）非诺依曼体系结构计算机数据流计算机多核(芯)处理机的计算机

3、计算机系统的层次结构

（1）从软、硬件组成角度划分层次结构

（2）从语言功能角度划分的层次结构虚拟机：通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能。

第二章 数据表示

1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围

（1）原码：计算规则：最高位表示符号位；其余有效值部分以2#的绝对值表示。如：（ 0.1011）原=0.1011; （-0.1001）原=1.1001（ 1011）原 = 01011; （-1001）原 =11001 注意：在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。原码的数学定义若定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n 1位数，则： X原=X 当 1 >X≥0 X原=1-X=1 |x| 当 0≥X>-1若定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n 1位数，则： X原=X 当 2n >X≥0 X原=2n-X=2n |x| 当 0≥X>-2n说明：在各种码制（包括原码）的表示中需注意表示位数的约定，即不同的位数表示结果不同，如：以5位表示，则（-0.1011）原=1.1011以8位表示，则（-0.1011）原=1.10110000的原码有二种表示方式： 小数：（ 0.0000）原=0.0000，（-0.0000）原=1.0000 整数：（ 00000）原 =00000， （-00000）原=10000符号位不是数值的一部分，不能直接参与运算，需单独处理。约定数据位数的目的是约定数据的表示范围，即： 小数：-1 < X < 1 整数：-2n < X < 2n（2）反码：计算规则：正数的反码与原码同；负数的反码是原码除最高位（符号位）外，各位求反。如：正数：（ 0.1011）原=（ 0.1011）反=0.1011; 负数：(-0.1001)原=1.1001，则(-0.1001)反=1.0110反码的数学定义若定点小数反码序列为X0.X1X2...Xn共n 1位数，则： X反=X 当 1 >X≥0 X反=（2-2-n） X 当 0≥X>-1若定点整数反码序列为X0X1X2...Xn共n 1位数，则： X反=X 当 2n >X≥0 X反=（ 2n -1） X 当 0≥X>- 2n（3）补码：计算规则：正数的补码与原码同；负数的补码是反码的最低加1。如：正数: ( 0.1011)原=( 0.1011)反=( 0.1011)补=0.1011; 负数： (-0.1001)原=1.1001 (-0.1001)反=1.0110 (-0.1001)补=1.0111数学定义 （X）补=M X （MOD M） 其中：M表示模，即容器的最大容量。若定点小数补码序列为X0.X1X2...Xn共n 1位数，则 M=2；若定点整数补码序列为X0X1X2...Xn共n 1位数，则 M= 2n 1

2、为什么计算机中数值类型的数据以补码表示

补码的符号位是数值的一部分，可以参与运算。0的补码表示具有唯一性。补码的表示范围比原码、反码大。

3、常见寻址方式的特点

（1）寻址方式：获得指令或操作数的方式。（2）指令寻址：由程序计数提供即将要执行的指令的地址。（3）操作数寻址：与具体的寻址方式有关。操作数寻址方式应说明是源操作数还是目标操作数的寻址方式。4、采用多种寻址方式的目的（缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性）

缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程的灵活性。

5、如何减少指令中地址数的方法

采用隐地址（隐含约定）可以简化指令地址结构，即减少指令中的显地址数。

6、外设的编址方式（在任何一种方式每个外设都有一个独立的地址）

（1）I/O与主存统一编址，即I/O是看作是主存的延伸。（2）I/O与主存单独编址： I/O编址到设备级，即一个I/O只有一个地址。 I/O编址到寄存级，即一个I/O有多个地址。

7、指令系统优化的趋势（CISC、RISC）

（1）CISC(复杂指令系统计算机)从编程角度出发，希望指令系统中包含的指令尽可能多，每条指令中的操作信息尽可能多。该类指令系统一般包含300-500指令。为提高机器效率，采用了向量化、超标量、超长指令字等技术。（2）指令系统的发展趋势早期：面向用户编程，采用CISC技术现代：面向系统、向高级语言靠近，采用RISC技术（3）实际上CISC和RISC均是当前的发展(优化)趋势

第三章 存储器

1、 存储器的按工作原理和存取方式的分类

（1）物理原理分类：A、磁芯 B、半导体存储器C、磁表面存储器D、光盘存储器E、其它存储器

（2）存取方式的划分：A、随机存取存储器（RAM）B、只读存储器（ROM）C、顺序存取存储器（SAM）D直接存取存储器（DAM）

2、 存储器的三级层次结构及各层次的功能

（1）主存:基本要求：随机访问、工作速度快、具有一定容量；

功能：存放当前执行的指令和数据。

（2）外存:基本要求：容量大、成本低、一定的速度

功能：长期保存数据；作为主存的外援存储器。

外存也可采用多级存储结构。

（3）Cache:基本要求：速度足够快、一定容量

功能：CPU与主存的缓冲，匹配主存与cpu的速度。

内容：是当前主存中最活跃数据的副本。

内容形成的依据：

程序局部性原理：时间和空间局部性。

3、 静态与动态存储器间的区别、动态存储器为什么还需要刷新及刷新有分类

（1）根据信息表示方式分为：动态存储器(DRAM):以电容中的电荷表示信息,需动态刷新；静态存储器(SRAM):以双稳态信息。

（2）需动态刷新：因为动态存储器是依靠电容上的存储电荷暂存信息，而电容上存储的电荷会逐渐减变弱所以需要刷新。

（3）刷新的分类：A、集中刷新B、分散刷新C、异步刷新。

4、 校验码：奇偶、循环校验码（CRC）计算

（1） 奇/偶校验：

奇/偶校验：使校验码中“1”的个数和为奇/偶数,主要用于主存校验。 例：有效信息：01101011，则 奇校验码：011010110 偶校验码：011010111（2）循环校验码

A、编码原理： 现假设有： 有效信息：M ； 除数G（生成多项式） 有： M/G=Q R/G 此时，可选择R作为校验位，则MR即为校验码。B、校验原理： （M-R）/G=Q 0/G 说明：以接收到的校验码除以约定的除数，若余数为0，则可认为接收到的数据是正确的。例：有效信息1101，生成多项式样1011，求循环校验码解： 有效信息1101(k=4)，即M(x)=x3 x2 x0 生成多项式1011(r 1=4,即r=3),即G(x)=x3 x1 x0 M(x)·x3=x6 x5 x3，即1101000（对1101左移三位） M(x)·x3/G(x)=1101000/1011=1111 001/1011 即1010的CRC是：1101001