計算機組成原理是廣播電視大學(xué)計算機專業(yè)本科生核

《計算機組成原理》是

廣播電視大學(xué)計算機專業(yè)

本科生核心硬件課程，必

修。

本課程重點是講授簡

單、單臺計算機的基本組

成原理與內(nèi)部運行機制。

課程內(nèi)容的工程性、技

術(shù)性、實用性都比較強，因

此，在傳授計算機組成的原

理性知識之外，還應(yīng)有較多

的設(shè)計與實驗技能訓(xùn)練。

完成教學(xué)實驗和平時

的課外作業(yè)是可以進入考

試的先決條件之一,這兩

項成績占課程總成績的

20%的比例，很重要。

主教材是本課程最主要

的教學(xué)媒體，是教學(xué)及考試

的基本依據(jù)。本課程教學(xué)大

綱規(guī)定的具體內(nèi)容，主要將

通過本教材體現(xiàn)出來。

期末考試主要考核同學(xué)對該

課程中原理性和技術(shù)方面的

知識的掌握程度。考試只限

于第2到第5章內(nèi)容。具體以

每章的“本章主要教學(xué)內(nèi)容”

中敘述為依據(jù)。

參照平時所留作業(yè)題目

和“計算機組成原理”試題

類型及解答。要強調(diào)，注意

力不應(yīng)放在實例、線路的具

體內(nèi)容。要掌握組成的原理

知識，技術(shù)思路內(nèi)容。

附錄

《計算機組成原理》

試題類型及解答

數(shù)制轉(zhuǎn)換，定點小數(shù)和

整數(shù)的原、反、補碼表示；

補碼加減運算，原碼一

位乘除運算，浮點數(shù)表示和

運算等是重點內(nèi)容。

（10分）

1.將十進制數(shù)+107/128

和-52化成二進制數(shù)，再寫

出各自的原碼、反碼、補碼

表示（符號位和數(shù)值位共8

位）。

答案：

+107/128=0.1101011

-52=-110100

原碼0110101110110100

反碼0110101111001011

補碼0110101111001100

考核的知識點：

(1)十進制的小數(shù)、整數(shù)

轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)

(2)二進制的小數(shù)、整數(shù)

的原碼、反碼、補碼表示

轉(zhuǎn)換+107/128的巧性。

（10分）

3.設(shè)A=—0.101101x2?3,

B=0.101001x2~\

首先將A、B表示為規(guī)格化

的浮點數(shù)；

要求階碼用4位（含階

符號）移碼表示，尾數(shù)用8

位（含浮點數(shù)的符號）原碼

表示；再寫出A+B的計算步

驟和每一步的運算結(jié)果。

答案：

-0.101101x2-3的浮點數(shù)的格

式：101011011010

101001X22的浮點數(shù)的格

式：001101010010

計算A+B：

⑴求階差：IxE=

|0101-0110|=0001

(2)對階：

A變?yōu)?011001011010

(3)尾數(shù)相加，用雙符號位

1110100110

+001010010

000100101

(4)規(guī)格化：左規(guī)，尾數(shù)為

01001010,階碼為0101

⑸無舍入操作，亦不溢出,

故最的終浮點數(shù)格式的

結(jié)果：001011001010,

艮H+0.1001010x2々。

考核的知識點：

(1)補碼加減法運算

(2)浮點數(shù)格式與表示；

(3)浮點數(shù)的加、減運算。

(4)規(guī)格化，隱藏位

數(shù)據(jù)編碼的某些概念也

該掌握，例如二-十進制編

碼（BCD碼），位權(quán)、有權(quán)

碼與無權(quán)碼，檢錯糾錯碼的

實現(xiàn)思路等。

定點運算器的功能、組

成、控制與使用辦法應(yīng)原理

性的掌握，但并不要求記住

Am2901芯片這個具體運算器

實例的有關(guān)內(nèi)容；

（10分）2.按你的理解，畫

出一個相對完整的定點運算

器的示意組成框圖，包括入

出數(shù)據(jù)和基本的控制信號。

答案：（略）

考核的知識點：

(1)定點運算器功能與組成:

算邏運算部件ALU,

多累計器GR,

乘商寄存器

(2)運算器的控制與使用。

對指令系統(tǒng)的要求，指

令的功能安排，指令格式和

尋址方式內(nèi)容是重點。

控制器的功能與組成

（包括微程序的和組合邏輯

的控制器）

（8分）L舉例說明計

算機中常用的四種尋址方式

（寄存器尋址，寄存器間接

尋址，變址尋址，堆棧尋

址），從形式地址到得到操

作數(shù)的尋址處理過程。

答案：

(1)寄存器尋址，形式地

址為寄存器名(或編號)，

寄存器中的內(nèi)容為操作數(shù);

(2)寄存器間接尋址，

形式地址為寄存器名

(或編號)，寄存器中的內(nèi)

容為操作數(shù)的地址，再讀一

次內(nèi)存得到操作數(shù)；

(3)變址尋址，形式地址

為變址寄存器名(或編號)

和變址偏移值，把變址寄存

器中內(nèi)容與變址偏移值相加

得到操作數(shù)的地址，再讀一

次內(nèi)存得到操作數(shù)；

(4)堆棧尋址，通常形式

地址為將寫入堆棧的、或接

收堆棧讀出內(nèi)容的寄存器名

(或編號)，指令中不直接

給出內(nèi)存地址，用默認(rèn)堆棧

指針SP,修改SP操作。

考核的知識點：

(1)指令格式與指令中的

操作數(shù)地址表示；

(2)形式地址與實際地址

的概念；

(3)尋址的處理過程。

指令的執(zhí)行步驟等要確

實掌握，這在作業(yè)、實驗、

模擬試題中有明確體現(xiàn)。包

括微程序的和組合邏輯的控

制器中用到的一些重要部件

的有關(guān)內(nèi)容。

（10分）2.原理性地說明

ADDRO,R1指令、

條件相對轉(zhuǎn)移指令的指令

格式和執(zhí)行步驟。

答案：ADDRO,RL

指令格式和內(nèi)容：

指令中給出操作碼和

RO、R1的編號；

指令執(zhí)行步驟：

（I）程序計數(shù)器（PC）的

內(nèi)容送地址寄存器

（2）讀內(nèi)存，讀出內(nèi)容送

指令寄存器（IR）;

PC內(nèi)容+1（增量）；

(3)RO、RI送ALU,

ALU執(zhí)行加運算，運算結(jié)果

存回R0寄存器；保存運算

結(jié)果的特征狀態(tài)。

(4)檢查有無中斷請求，

有，則響應(yīng)中斷，無則轉(zhuǎn)入

下一條指令的執(zhí)行過程。

條件相對轉(zhuǎn)移指令，指

令中給出操作碼和相對轉(zhuǎn)移

偏移值，條件轉(zhuǎn)移要依據(jù)的

轉(zhuǎn)移判斷條件；指令的執(zhí)行

步驟：其中(1)、(2)步

的取指和最后一步的判中斷

同前一條指令的處理；

(3)執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移指令時,

要判別指定的條件，

若為真，才執(zhí)行：尚未修

改的PC內(nèi)容送ALU,相對

轉(zhuǎn)移偏移值送ALU,ALU

執(zhí)行加操作，結(jié)果送入PC

否則順序執(zhí)行下條指令；

考核的知識點：

(1)典型指令的指令格式

設(shè)計；

(2)典型指令的執(zhí)行步驟

設(shè)計；

（12分）

3.說明計算機的組合邏輯

控制器和微程序控制器在組

成和運行原理兩個方面的同

異之處，比較它們的優(yōu)缺點

答案：組合邏輯的控制器

和微程序的控制器是計算機

中兩種不同類型的控制器,

其共同點是：基本功能都是

提供計算機各個部件協(xié)同運

行所需要的控制信號，

組成部分都有程序計數(shù)

器PC,指令寄存器IR,都

分成幾個執(zhí)行步驟完成每一

條指令的具體功能；

不同點主要表現(xiàn)在：處

理指令執(zhí)行步驟的辦法，提

供控制信號的方案不一樣，

組合邏輯控制器是用節(jié)

拍發(fā)生器指明指令執(zhí)行步驟,

用組合邏輯電路直接給出應(yīng)

提供的控制信號，

其優(yōu)點是運行速度明顯地快,

缺點是設(shè)計與實現(xiàn)復(fù)雜些，

大規(guī)?，F(xiàn)場可編程電路出現(xiàn),

該缺點已得到很大緩解;

微程序的控制器是通過

微指令地址的銜接區(qū)分指令

執(zhí)行步驟，應(yīng)提供的控制信

號是從控制存儲器中讀出來

的，并經(jīng)過一個微指令寄存

器送到被控制部件的，

其缺點是運行速度要慢一些,

優(yōu)點是設(shè)計與實現(xiàn)簡單些,

易于用于實現(xiàn)系列計算機產(chǎn)

品的控制器，理論上可實現(xiàn)

動態(tài)微程序設(shè)計。

考核的知識點：

⑴組合邏輯和微程序的兩種

控制器功能與組成；

⑵組合邏輯和微程序的控

制器的運行原理；

(3)組合邏輯和微程序控制

器的應(yīng)用場合與優(yōu)缺點。

多級存儲器系統(tǒng)的基本

組成，各級存儲器所用介質(zhì)

的特性，多級結(jié)構(gòu)存儲器結(jié)

構(gòu)應(yīng)滿足的原則，以及它得

以高效運行的原理。

（10分）1.說明多級結(jié)構(gòu)

的存儲器系統(tǒng)是建立在什么

原理之上的？解釋什么是多

級結(jié)構(gòu)存儲器系統(tǒng)中的一致

性原則和包含性原則？

答案：建立在程序運行的局

部性原理之上的，可以按所

使用的指令和數(shù)據(jù)的急迫和

頻繁程度，將其存入容量、

速度、價格不同的存儲器中,

取得更高性能價格比。

一致性原則，指保存在

不同級的存儲器中同一個數(shù)

據(jù)必須有相同的值；

包含性原則，保存在內(nèi)

層存儲器（靠近CPU）中的

數(shù)據(jù)定也被保存在外層。

考核的知識點：

(1)多級結(jié)構(gòu)的存儲器

系統(tǒng)的運行原理；

(2)多級結(jié)構(gòu)存儲器系統(tǒng)

運行的必備條件(基本原

則)；

主存儲器（動、靜態(tài)芯

片，多體結(jié)構(gòu)）、高速緩沖

存儲器（3種組成、映射和

命中率）、虛擬存儲器（地

址變換：段表、頁表）各自

的組成與運行原理；

（10分）2.用16Kx8bit的

靜態(tài)器件實現(xiàn)64Kx16bit的

主存儲器系統(tǒng)，按字尋址，

設(shè)計并畫出主存儲器的邏輯

框圖，地址和數(shù)據(jù)總線的位

數(shù)，與CPU連接關(guān)系。

答案：所用器件容量為16K

x8bit,實現(xiàn)64K容量，要

用4片芯片實現(xiàn)容量擴展，

實現(xiàn)16位字長，每個字用2

片芯片實現(xiàn)，故該主存總計

用8片存儲器芯片實現(xiàn)。

要尋址64K字，內(nèi)存地址應(yīng)

為16位；CPU與內(nèi)存字長為16

位，故數(shù)據(jù)總線也應(yīng)為16位。

讀寫控制信號送到每個內(nèi)

存片，省略未畫。

考核的知識點：

(1)動、靜態(tài)芯片特性

(2)內(nèi)存與CPU連接；

(3)存儲器字、位擴展；

(4)高速緩沖存儲器系統(tǒng)

的實現(xiàn)和讀寫原理。

外存儲設(shè)備（磁盤、磁

帶、光盤）的組成與使用，

有關(guān)磁盤陣列和容錯方面的

知識要掌握，屬于概念性知

識較多。以作業(yè)和模擬試題

的有關(guān)題目為參照。

計算機輸入/輸出子系

統(tǒng)的組成、功能、運行方式、

具體使用方法等為主線索，

包括計算機總線、輸入/輸

出接口和輸入/輸出設(shè)備3個

層次的邏輯部件和設(shè)備。

包括必要的一些原理性

知識，更多地從實用的角度,

來掌握上述有關(guān)內(nèi)容。各項

實例是為深入理解原理，不

必記憶這些實例本身的具體

細(xì)節(jié)內(nèi)容。

通用可編程接口的一般

組成，常用的輸入/輸出方式,

重點是程序中斷和直接內(nèi)存

訪問（DMA）方式。以作

業(yè)和模擬試題的有關(guān)題目為

參照。

（10分）1.說明通用可編

程輸入/輸出接口中應(yīng)包括哪

些組成部件，各自的功能，

通用可編程接口一詞中的通

用和可編程是何含義。

答案：設(shè)備識別電路，

用于CPU找到要用的設(shè)備;

數(shù)據(jù)緩沖（輸入/輸出）

寄存器，用于解決CPU與設(shè)

備間交換數(shù)據(jù)時的緩沖問題

控制寄存器，用于存放

CPU送到接口的控制命令等;

狀態(tài)寄存器，指出設(shè)備的

運行狀態(tài)，供CPU查詢；

中斷邏輯電路，用于記

憶中斷請求，處理屏蔽中斷,

響應(yīng)中斷及處理等；

其它可能有關(guān)的電路（如

電平轉(zhuǎn)換、串并行轉(zhuǎn)換等）

通用可編程接口一詞中

的通用，是指該接口電路有

多種功能和用法，可編程則

指可以用計算機指令指定該

接口的功能、運行方式、運

行控制參數(shù)等。

考核的知識點：

(1)接口中的功能電路；

(2)通用、可編程接口電

路中的有關(guān)概念；

(3)通用、可編程接口電

路的初始化和使用問題；

輸入/輸出設(shè)備的種類

繁多，特別強調(diào)以點陣式方

式運行的設(shè)備的組成及其工

作原理。

（5分）2.說明激光打印機

原理性組成和完成打印操作

的運行過程；

答案：激光打印機原理性組

成，記錄鼓，帶電器，印字

機控制器，碳粉盒，走紙機

構(gòu)，轉(zhuǎn)印裝置，加熱部分等

打印操作的運行過程：

帶電器在記錄鼓表面充一層

電荷，印字機控制器把要打

印的內(nèi)容（如字符）的點陣

信息以激光束的形式照射到

已帶電的記錄鼓表面，

以放掉無打印點要求的全部

位置上的電荷，

當(dāng)記錄鼓轉(zhuǎn)動到碳粉盒

處，有打印點要求的位置上

的電荷會將碳粉吸引上來，

當(dāng)記錄鼓某區(qū)域轉(zhuǎn)動到

轉(zhuǎn)印裝置處時，打印紙正處

在記錄鼓和轉(zhuǎn)印裝置之間，

轉(zhuǎn)印裝置上所加的更強的反

向電荷將把記錄鼓上所帶有

字形碳粉吸引到打印紙上，

加熱部分將把紙上的碳

粉熔化并烘干，使已在打印

紙上的字形牢固地保存下來,

完成了打印過程。

考核的知識點：

(1)激光打印機組成；

(2)激光打印機完成打印

操作的運行過程；

(3)最常用的輸入/輸出設(shè)

備的組成及其運行原理。

總線組成的一般淺顯知

識，總線使用中通常會遇到

的基本概念，如單總線與多

總線、總線周期與總線周期

類型、總線的等待狀態(tài)、成

組數(shù)據(jù)傳送方式等內(nèi)容。

（5分）

3.總線上的BURST傳送

方式（成組數(shù)據(jù)傳送）與正

常傳送方式的區(qū)別是什么？

簡要說明一次中斷的響應(yīng)與

處理過程。

答案：BURST傳送方式是

一次地址時間跟多次數(shù)據(jù)時

間，