計(jì)算機(jī)組成原理-知識(shí)點(diǎn)

1、計(jì)算機(jī)組成原理-知識(shí)點(diǎn)課程知識(shí)點(diǎn)分析試題類型:單項(xiàng)選擇2 ' * 10 = 20 '填空 1 ' * 15 = 15 '簡(jiǎn)答 5 ' * 3 = 15 '計(jì)算題6 ' * 5 = 30 '分析論述10 ' *2 = 20 '；總分100 '各位同學(xué)，在使用這份資料復(fù)習(xí)時(shí)，要注意:帶有紅色標(biāo)記的是重點(diǎn)內(nèi)容；盡管很多知識(shí)點(diǎn)只有幾個(gè)字，但是涉及的內(nèi)容卻非常多，比如Cache映像機(jī)制；考慮到有些同學(xué)考試時(shí)有不好的習(xí)慣，為了避免麻煩，我在這兒只給大家提綱，請(qǐng)大家對(duì) 應(yīng)的看書(shū)；請(qǐng)大家看時(shí)，把你特別不明白的地方標(biāo)出來(lái)，發(fā)

2、送給lei.z,我在周給大家講解。藍(lán)色標(biāo)記是之前考過(guò)的，應(yīng)該很重要。大題都在第四章以后 第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1教學(xué)內(nèi)容介紹(1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用。(2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)(3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：快速性、通用性、準(zhǔn)確性和邏輯性。(4計(jì)算機(jī)的分類方法。(5性能指標(biāo)。1.2重難點(diǎn)分析(1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從功能上可劃分為哪些層次？各層次在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起什么作用(2馮.諾依曼計(jì)算機(jī)體系的基本思想是什么？(選擇、填空。指令和數(shù)據(jù)都是用二 制表示的(3按照此思想設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)應(yīng)由哪些部件組成？各起什么作用？(4如:指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？(5衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)-器字長(zhǎng)(定義、主頻、

3、CPI、MIPS(含義、FLOPS等等第三章系統(tǒng)總線3.1教學(xué)內(nèi)容(1總線及分類?？偩€是連接各個(gè)部件的信息傳輸線 ，總線包括:片內(nèi)總線、系統(tǒng) 、線和通信總線。(2理解總線標(biāo)準(zhǔn)的意義，看看你知道主板上的幾種標(biāo)準(zhǔn)總線。(3總線特性及性能指標(biāo)：包括機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和時(shí)間特性。(4總線結(jié)構(gòu):單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)。(5總線連接方式：串行傳送、并行傳送和分時(shí)傳送。(6總線的判優(yōu)控制：總線判優(yōu)有兩種方法：集中仲裁方式和分布仲裁方式。集中 仲裁方式的具體實(shí)現(xiàn)有三種：包括鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、?jì)數(shù)定時(shí)查詢方式和獨(dú)立請(qǐng)求方 式。(7總線的通信：同步、半同步、異步等通信方式。3.2重難點(diǎn)分析(1系

4、統(tǒng)總線的組成。(填空數(shù)據(jù)線、控制線、地址線；數(shù)據(jù)線的根數(shù)有什么意義，地址線的根數(shù)有什么意義。(2理解怎樣通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)器件之間的互聯(lián)，構(gòu)造計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)；理解多級(jí)總線 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。(3為什么要進(jìn)行總線控制？總線控制的幾種仲裁方式的仲裁過(guò)程、特點(diǎn)、用于 仲裁的連接線的數(shù)量。集中仲裁方式包括鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂?jì)數(shù)定時(shí)查詢方式和獨(dú)立請(qǐng)求方式。要講 清楚他們的工作原理和總線的控制過(guò)程，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。(簡(jiǎn)答(4對(duì)存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)操作是一種基于系統(tǒng)總線同步通信，想想這個(gè)過(guò)程，看看時(shí)序 圖，理解什么是同步通信方式，它和異步通信的最大不同在哪里？第四章存儲(chǔ)器4.1教學(xué)內(nèi)容(1理解存儲(chǔ)器的分類和分級(jí)結(jié)構(gòu)；(按

5、存儲(chǔ)介質(zhì)、按照訪問(wèn)方式分類、按在計(jì)算 機(jī)中的作用分類(2掌握主存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)(存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)速度(存取周期和存取時(shí)間 (簡(jiǎn)答、選擇、填空、 存儲(chǔ)器帶寬；(3理解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本組成和工作原理(4掌握主存儲(chǔ)器組織;(5掌握CACHE的功能、基本原理、地址映像(直接映像方式和替換策略；主存 儲(chǔ)器的功能：用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)的(填空4.2重難點(diǎn)分析(1計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)層次(三級(jí)存儲(chǔ)體系(2RAM和ROM的讀寫(xiě)時(shí)序靜態(tài) RAM (SRAM:Intel2114 外特性、Intel2114 RAM 矩陣、靜態(tài) RAM(2114讀寫(xiě)時(shí)序；動(dòng)態(tài)RAM芯片:三管動(dòng)態(tài)RAM芯片(Intel 1103讀寫(xiě)、單管動(dòng)態(tài)R

6、AM 4116外特性、4116芯片讀寫(xiě)原理；(3DRAM的刷新問(wèn)題(為什么要刷新？各種刷新方式及比較；大題(4存儲(chǔ)器與CPU的連接，掌握主存儲(chǔ)器的組織方法(位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位同時(shí)擴(kuò)展通過(guò)位并聯(lián)法和地址串聯(lián)法實(shí)現(xiàn)小容量的存儲(chǔ)芯片構(gòu)成大容量的存儲(chǔ)空間。 注意要合理選用芯片，以及CPU和存儲(chǔ)器芯片之間的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的連接，特別是存儲(chǔ)芯片片選邏輯的 確定。(5Cache的原理。程序訪問(wèn)的局部性原理命中率/缺失率影響命中率的因素-Cache容量、Cache的塊長(zhǎng)Cache的結(jié)構(gòu)，理解帶有Cache的存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀操作過(guò)程，寫(xiě)過(guò)程(與保持Cache 致性的問(wèn)題大題(6Cache的三種映像機(jī)制，C

7、PU與Cache和主存的連接方式和訪問(wèn) 方式。不同的Cache-主存地址映象直接影響主存地址字段的分配及替換策略和命中 率。1全相聯(lián)映射方式：靈活但映射函數(shù)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)2直接映射方式:映照簡(jiǎn)單，不需計(jì)算，快速但效率不高，易 顛簸”3組相聯(lián)映射方式：組內(nèi)全相聯(lián)映射、組間直接映射第五章輸入輸出系統(tǒng)5.1教學(xué)內(nèi)容介紹(1理解輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，1/0設(shè)備和主機(jī)的信息傳輸與控制方式(2掌握程序查詢方式的工作流程和查詢接口電路的工作原理；(3掌握中斷的基本概念、中斷排隊(duì)、中斷向量地址的形成方法；(4掌握中斷接口電路的工作原理和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程；(5掌握中斷系統(tǒng)的構(gòu)成與中斷屏蔽技術(shù)；(6理解DMA方式

8、的特點(diǎn)、DMA的工作過(guò)程和DMA接口的功能與組成。5.2重難點(diǎn)分析重點(diǎn):輸入輸出系統(tǒng)是人機(jī)對(duì)話和人機(jī)交互的紐帶和橋梁。由于輸入輸出設(shè)備工作速度與計(jì)算機(jī)主機(jī)的工作速度極不匹配.為此，既要考慮到輸入輸出設(shè)備工作的 準(zhǔn)確可靠，又要充分挖掘主機(jī)的工作效率，因此要求掌握主機(jī)與I/O交換的三種控制方式，即程序查詢、程序中斷和DMA,以及它們各自所需的硬件及軟 件支持。(1程序查詢方式的工作流程和查詢接口電路的工作原理IO查詢程序的流程，說(shuō)明在程序查詢方式下，查詢接口如何完成數(shù)據(jù)的交換。查詢方式的特點(diǎn)(2中斷的基本概念、中斷排隊(duì)、中斷向量地址的形成方法 ，掌握中斷接口電路 的工作原理和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中斷:計(jì)算

9、機(jī)在執(zhí)行正常程序的過(guò)程中，出現(xiàn)某些異常事件或某種請(qǐng)求時(shí)，處理機(jī) 暫停執(zhí)行當(dāng)前程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行更緊急的程序，并在執(zhí)行結(jié)束后，自動(dòng)恢復(fù)執(zhí)行原先程序 的過(guò)程。IO中斷方式與IO查詢方式進(jìn)行比較：硬件結(jié)構(gòu)較查詢方式復(fù)雜些，服務(wù)開(kāi)銷時(shí)間 較大;主程序與設(shè)備并行運(yùn)行，CPU效率較高;具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的能力。中斷接口電路的組成。中斷請(qǐng)求 f中斷源識(shí)別判優(yōu)f中斷響應(yīng)f中斷處理f中斷返回。中斷排隊(duì)、中斷向量地址的形成方法。中斷服務(wù)程序的流程(單重中斷/多重中斷關(guān)于中斷技術(shù)本身的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，放在CPU 一章說(shuō)明(3理解DMA方式的特點(diǎn)、DMA的工作過(guò)程和DMA接口的功能與組成什么是DMA?直接存儲(chǔ)器存取，解決與CPU共

10、享主存的矛盾。DMA與CPU分時(shí)使用主存(系統(tǒng)總線的三種方法；1停止CPU訪問(wèn)內(nèi)存。CPU效 率低;2周期挪用。適用于外設(shè)讀取周期大于內(nèi)存存取周期 ;3DMA 與CPU交替訪問(wèn)。適用于CPU工作周期比內(nèi)存存取周期長(zhǎng)得多的情況。DMA接口的組成與各部件的功能DMA傳送過(guò)程及各階段對(duì)CPU的占用情況選擇型DMA接口與多路型DMA接口(在數(shù)據(jù)傳輸率的計(jì)算方面不同。通過(guò)多 路外設(shè)(磁盤(pán)、磁帶、打印機(jī)申請(qǐng)DMA請(qǐng)求，描述多路型DMA接口的工作原理DMA與中斷技術(shù)的比較第六章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法6.1教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)的目的是通過(guò)對(duì)運(yùn)算方法和運(yùn)算器的介紹，使得學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)中數(shù) 的表示，定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的加、減、

11、乘等運(yùn)算方法，定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的溢出判別，以及 提高進(jìn)位速度的ALU的工作原理。具體要求為：(1掌握定點(diǎn)數(shù)的真值、原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼的表示和相互轉(zhuǎn)換方法(2掌握定點(diǎn)數(shù)的移位運(yùn)算、原碼及補(bǔ)碼加減運(yùn)算以及溢出的概念與檢測(cè)方法(3掌握定點(diǎn)原碼和補(bǔ)碼的乘法運(yùn)算方法；(4掌握浮點(diǎn)數(shù)的表示和規(guī)格化表示方法，浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法；(5掌握ALU的功能、設(shè)計(jì)方法和工作原理。6.2重難點(diǎn)分析(1定點(diǎn)編碼 求編碼由十進(jìn)制真值求原/反/補(bǔ)碼；由補(bǔ)碼求相反數(shù)的補(bǔ)碼補(bǔ)碼與移碼之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系； 求表示范圍一定長(zhǎng)度的機(jī)器碼，原/反、補(bǔ)/移的表示范圍；原、反、補(bǔ)、移碼的零的表示；(2浮點(diǎn)編碼 概念什么是規(guī)格化？給定一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，

12、判斷是否為規(guī)格化；明確浮點(diǎn)數(shù)的精度和范圍分別取決于尾數(shù)的長(zhǎng)度和階碼的長(zhǎng)度； 求規(guī)格化的浮點(diǎn)表示形式給定十進(jìn)制真值，指定階碼和尾數(shù)的編碼方式，求規(guī)格化的浮點(diǎn)表示； 求浮點(diǎn)數(shù)表示范圍給定浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)和階碼的長(zhǎng)度及編碼方式，求浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍(3補(bǔ)碼移位運(yùn)算明確移位運(yùn)算的意義；能夠正確的求給定補(bǔ)碼移位運(yùn)算后的結(jié)果；(4定點(diǎn)數(shù)的加減及溢出判別：通過(guò)補(bǔ)碼加減運(yùn)算來(lái)深化理解判斷溢出的一位符號(hào)法”和二位符號(hào)法”的含義，理解運(yùn)算溢出后的現(xiàn)象以及運(yùn)算溢出的實(shí)質(zhì)。(3定點(diǎn)數(shù)原碼一位乘法(不帶符號(hào)運(yùn)算:通過(guò)原碼乘法運(yùn)算過(guò)程描述原碼的符號(hào)位和數(shù)值為分開(kāi)運(yùn)算，移位是按邏輯右 移進(jìn)行。(4定點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼一位乘法(Booth算法

13、：通過(guò)補(bǔ)碼乘法運(yùn)算過(guò)程描述補(bǔ)碼的符號(hào)位和數(shù)值為一起參加運(yùn)算，移位是按算 術(shù)右移進(jìn)行。明確N位數(shù)值位，進(jìn)行各種乘法運(yùn)算，需要的加法和移位的次數(shù)；(6ALU的設(shè)計(jì)方法和工作原理。從硬件的角度講解了影響ALU運(yùn)算速度的進(jìn)位過(guò)程以及提高進(jìn)位速度的各種 方法。第七章指令系統(tǒng)7.1教學(xué)內(nèi)容(1掌握指令的一般格式，多地址指令格式和指令的擴(kuò)展方法(2掌握操作數(shù)類型和操作類型；(3掌握指令尋址和數(shù)據(jù)尋址方式；(4掌握指令格式的舉例。7.2重難點(diǎn)分析重點(diǎn):指令的一般格式及多地址指令格式和指令的擴(kuò)展方法、操作數(shù)類型和操 作類型、指令的尋址和數(shù)據(jù)的尋址、指令的格式舉例。難點(diǎn):各種尋址方式。(1概念機(jī)器指令與指令系統(tǒng)；

14、指令字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)；操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的存放-邊界對(duì)準(zhǔn)原則；什么是尋址方式？(2各種尋址方式操作數(shù)尋址要求，明確各種尋址方式的物理地址表達(dá)式，尋址過(guò)程，尋址范圍，需 要訪存的次數(shù)。(3指令格式的設(shè)計(jì)操作碼擴(kuò)展技術(shù)+尋址方式；第八章CPU的結(jié)構(gòu)和功能8.1教學(xué)內(nèi)容(1理解CPU的基本組成和各個(gè)部件的基本功能。(2了解指令流水線的工作原理(會(huì)計(jì)算:吞吐率、加速比和效率8.2重難點(diǎn)分析(1CPU功能與結(jié)構(gòu)CPU主要由運(yùn)算器、控制器和中斷控制器構(gòu)成。控制器部分包含：程序計(jì)數(shù)器PC、數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、地址寄存器AR等。運(yùn)算器部分包括：算術(shù)邏輯單元 ALU、累加器

15、AC、數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR、狀態(tài)寄存器等。CPUCPU的功能，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是取指令，分析指令，執(zhí)行指令。 的組成，ALU , CU，寄存器，中斷系統(tǒng)CPU內(nèi)部寄存器，需要清楚各種用戶不可見(jiàn)的，用于狀態(tài) /控制的寄存器。（2）指令周期CPU在取指令周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期，發(fā)布各種微命令控制數(shù)據(jù)流按照預(yù)定的通路傳送，實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的控制。（3）指令流水指令流水的原理和指令流水的理想性能。多條指令重疊運(yùn)行，構(gòu)成指令流水線。把指令分為六個(gè)階段FI、DI、CO、FO、El、WO和FO,構(gòu)成六級(jí)流水線，介 紹指令重疊的工作過(guò)程。 影響指令流水性能的因素和解決方法。流水線性能指標(biāo)的計(jì)算-吞吐率、加速比、

16、效率。 （4）中斷系統(tǒng)中斷源，中斷請(qǐng)求標(biāo)記寄存器。中斷請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)的分配原則。中斷判優(yōu)方法，硬件判優(yōu)和軟件判優(yōu)。中斷服務(wù)程序入口地址的尋找方法，硬件向量法和軟件判優(yōu)對(duì)應(yīng)的跳轉(zhuǎn)方法。中斷響應(yīng)：響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)條件，響應(yīng)后中斷周期所作的操作一中斷隱指令。中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)和恢復(fù)，中斷現(xiàn)場(chǎng)包括的內(nèi)容。多重中斷系統(tǒng)和單重中斷系統(tǒng)，定義，中斷服務(wù)流程的區(qū)別，形成中斷嵌套的條件。中斷屏蔽技術(shù)，中斷屏蔽寄存器，中斷屏蔽技術(shù)的意義多重中斷系統(tǒng)-畫(huà)CPU軌跡圖；多重中斷系統(tǒng)，通過(guò)屏蔽技術(shù)改變處理優(yōu)先級(jí)時(shí)，屏蔽字的設(shè)置方法第九章控制單元9.1教學(xué)內(nèi)容介紹（1）微操作命令的分析：掌握取指令周期、間接尋址周期、執(zhí)行周期和中斷周期的微操作命令