計(jì)算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)重點(diǎn)及要求

1、計(jì)算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)重點(diǎn)及要求第二章 運(yùn)算方法和運(yùn)算器1定點(diǎn)數(shù)的表示方法：掌握定點(diǎn)數(shù)的概念；掌握定點(diǎn)數(shù)的機(jī)器碼表示（主要是原碼、補(bǔ)碼和移碼）。2定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法：掌握補(bǔ)碼加減運(yùn)算方法、溢出概念及檢測(cè)方法；理解原碼乘除運(yùn)算方法。3定點(diǎn)運(yùn)算器：掌握全加器的功能；掌握行波進(jìn)位加減法器的結(jié)構(gòu)及工作原理；理解多功能ALU的結(jié)構(gòu)原理；掌握定點(diǎn)運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)（包括單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)）。4浮點(diǎn)數(shù)的表示方法：掌握浮點(diǎn)數(shù)的概念；掌握浮點(diǎn)數(shù)表示的一般格式；掌握浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化表示的方法及其意義。5浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法：掌握浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算方法及步驟。第三章 存儲(chǔ)系統(tǒng)1理解多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)的意義及各

2、級(jí)存儲(chǔ)器的主要作用；掌握主存各項(xiàng)性能指標(biāo)的含義。2SRAM存儲(chǔ)器：理解存儲(chǔ)器芯片的邏輯結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)陣列、雙譯碼方式、讀寫(xiě)控制等）；掌握SRAM存儲(chǔ)器芯片的外部引腳特征（包括地址、數(shù)據(jù)、控制引腳）；掌握SRAM存儲(chǔ)器的優(yōu)、缺點(diǎn)及主要用途；掌握SRAM存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充方法（包括位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位同時(shí)擴(kuò)展、多種字長(zhǎng)訪問(wèn)，以及與CPU的連接等）。3DRAM存儲(chǔ)器：掌握DRAM存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理；理解DRAM存儲(chǔ)器的刷新問(wèn)題及刷新方法；掌握DRAM存儲(chǔ)器芯片的外部引腳特征；掌握DRAM存儲(chǔ)器的優(yōu)、缺點(diǎn)及主要用途。4ROM存儲(chǔ)器：掌握ROM存儲(chǔ)器的種類；掌握幾種可編程ROM的擦、寫(xiě)特點(diǎn)。5Cache存儲(chǔ)器

3、：掌握cache存儲(chǔ)器的作用及工作原理，理解程序局部性原理的意義；掌握cache主存系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算方法（包括命中率、平均訪問(wèn)時(shí)間及效率）；掌握各種主存與cache的地址映射方式及其特點(diǎn)，理解各種映射方式下的主存與cache的地址格式及其各字段的含義；理解替換策略對(duì)cache存儲(chǔ)器的意義。6虛擬存儲(chǔ)器：掌握虛擬存儲(chǔ)器的作用及相關(guān)概念；掌握各式虛擬存儲(chǔ)器的工作原理及特點(diǎn)（包括頁(yè)式、段式和段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器）；掌握各式虛擬存儲(chǔ)器的地址變換過(guò)程，理解各自的虛地址格式及其各字段的含義。第四章 指令系統(tǒng)1 指令系統(tǒng)的基本概念：掌握機(jī)器指令、指令系統(tǒng)、系列機(jī)、CISC、RISC等概念。2 指令格式：掌握指

4、令格式的基本組成；掌握操作碼及其設(shè)計(jì)方法；掌握地址碼及其設(shè)計(jì)方法；理解指令字及指令字長(zhǎng)度的相關(guān)概念。3 尋址方式：掌握各種指令及數(shù)據(jù)的尋址方式；掌握指令格式中地址碼及其尋址方式的綜合設(shè)計(jì)方法。4 典型指令：掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)典型指令的種類及其功能；掌握精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。第五章 中央處理器1 CPU的功能和組成：掌握CPU的四項(xiàng)基本功能；掌握CPU的基本組成部件及其功能；掌握CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路的分析方法，特別注意避免數(shù)據(jù)通路使用上的沖突。2 指令周期：掌握指令周期、CPU周期（機(jī)器周期）、時(shí)鐘周期的基本概念，以及它們之間的關(guān)系；掌握指令周期的分析方法（如何劃分CPU周期、如何避免數(shù)據(jù)通路沖突、

5、如何繪制指令周期流程圖、如何確定各個(gè)CPU周期所需的控制信號(hào)等）。3 時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式：理解時(shí)序信號(hào)的作用和體制，掌握用時(shí)序信號(hào)控制操作時(shí)間的方法。4 微程序控制器：掌握微程序控制的基本思想；掌握微命令、微操作（包括相容和相斥）、微指令、微程序等概念；掌握微指令格式的基本組成及各部分的作用；掌握微程序控制器的基本組成及各部分的作用；充分理解機(jī)器指令與微指令之間的差別與聯(lián)系；掌握微指令的編碼方法，包括微命令編碼方法（如直接表示、編碼表示和混合表示等）和微地址形成方法（主要是多路轉(zhuǎn)移法）。5 硬連線控制器：掌握硬連線控制中，操作控制信號(hào)的邏輯表達(dá)式的設(shè)計(jì)方法。第六章 總線系統(tǒng)1 總線的概念和結(jié)

6、構(gòu)形態(tài)：掌握總線的概念（包括總線、內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、I/O總線、總線帶寬等）；理解總線的結(jié)構(gòu)形態(tài)及其特點(diǎn)（包括單總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)）；掌握總線的內(nèi)部組成。2 總線接口：掌握總線的幾種信息傳送方式及其特點(diǎn)（包括串行、并行和分時(shí)傳送）；理解接口的作用及功能。3 總線的仲裁：理解總線仲裁的意義及仲裁的策略（采用優(yōu)先級(jí)或公平策略）；掌握幾種集中式仲裁法的特點(diǎn)（包括鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢和獨(dú)立請(qǐng)求等）。4 總線的定時(shí)：掌握總線一次信息傳送的過(guò)程，理解總線定時(shí)的意義；理解同步定時(shí)方式和異步定時(shí)方式的特點(diǎn)。典型例題解題參考1設(shè) x = 20100.，y = 2100(-0.)，按浮點(diǎn)運(yùn)算步驟，求 x

7、+ y 。（舍入采用“0 舍 1 入”法。）解：為方便人工計(jì)算，設(shè)浮點(diǎn)數(shù)格式為：階碼 5 位，用雙符號(hào)補(bǔ)碼（即變形補(bǔ)碼）表示，以便判斷階碼是否溢出；尾數(shù) 8 位，用雙符號(hào)補(bǔ)碼表示，便于規(guī)格化處理。x、y 均已規(guī)格化，它們的浮點(diǎn)表示為x浮 = 00010，00.y浮 = 00100，11. 求階差并對(duì)階Ex補(bǔ) - Ey補(bǔ)=Ex補(bǔ) + -Ey補(bǔ)=00010 + 11100=11110=(-2)10所以，ExEy ，Ex 應(yīng)向 Ey 看齊，即 Ex 加2，Mx 右移 2 位，得x浮 = 00100，00. (11)括弧中的 11 即為保護(hù)位。 尾數(shù)相加 尾數(shù)相加時(shí)，保護(hù)位也參與 00 . 0 0 1

8、 1 0 1 1 0 (11) + 11 . 0 1 0 1 0 1 0 0 11 . 1 0 0 0 1 0 1 0 (11) 規(guī)格化處理 尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位與最高有效數(shù)字位相同，所以未規(guī)格化，應(yīng)執(zhí)行向左規(guī)格化處理，即尾數(shù)左移 1 位，同時(shí)，階碼減 1，得00011，11.(10) 舍入處理 由于尾數(shù)是負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，且保護(hù)位為 10 ，按“0 舍 1 入”法，應(yīng)作舍去處理，結(jié)果為： 00011，11.判溢出 由于階碼兩個(gè)符號(hào)位相同（為 00），所以階碼未溢出，運(yùn)算結(jié)果正確，即x + y浮 = 00011，11.x + y = 2011(-0.)2設(shè) x=2100(-0.)，y=2101(-0

9、.)，按浮點(diǎn)運(yùn)算步驟，求 x + y 。（舍入采用“0 舍 1 入”法。）解：為方便人工計(jì)算，設(shè)浮點(diǎn)數(shù)格式為：階碼 5 位，用雙符號(hào)補(bǔ)碼（即變形補(bǔ)碼）表示，以便判斷階碼是否溢出；尾數(shù) 8 位，用雙符號(hào)補(bǔ)碼表示，便于規(guī)格化處理。 由于 y 未規(guī)格化，將其規(guī)格化為： y=2100(-0.)。 于是有x浮 = 00100，11.y浮 = 00100，11. 求階差并對(duì)階 由于 Ex補(bǔ) = Ey補(bǔ)，所以無(wú)需對(duì)階。 尾數(shù)相加 1 1 . 0 0 1 1 0 0 1 1 + 1 1 . 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 . 0 1 1 1 1 1 1 1 規(guī)格化處理 尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果未規(guī)格化，應(yīng)向右規(guī)格

10、化處理，即尾數(shù)右移 1 位，階碼加 1，得00101，11.(1) 舍入處理 由于尾數(shù)是負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，且保護(hù)位為 1 ，按“0 舍 1 入”法，應(yīng)作舍去處理，結(jié)果為00101，11. 判溢出 由于階碼兩個(gè)符號(hào)位相同（為 00），所以階碼未溢出，運(yùn)算結(jié)果正確，即x + y浮 = 00101，11.x + y = 2101(-0.)3設(shè)有一個(gè) 16 位CPU，可按 8 位和 16 位兩種字長(zhǎng)訪存。存儲(chǔ)器按字節(jié)編址。試用16K8 位的SRAM芯片構(gòu)造64K16 位的存儲(chǔ)器，并實(shí)現(xiàn)與CPU的連接。解：由于16 位字長(zhǎng)相當(dāng)于 2 個(gè)字節(jié)，所以，CPU以最低 1位地址 A0 在內(nèi)部控制輸出兩個(gè)字節(jié)允許信號(hào) BE0 和 BE1 ，用于控制訪問(wèn)存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)。存儲(chǔ)器的組成及與CPU的連接如下圖所示。4設(shè)某機(jī)采用段式虛擬存儲(chǔ)器，其虛地址格式如下： 4位 10位 18位 基 號(hào) 段 號(hào)