《计算机原理》复习提纲与试题.ppt

计算机组成原理 复习提纲2012 06 第1章概论 了解部分存储程序的概念系列机和软件兼容的概念计算机系统的多层次结构实际机器与虚拟机器的概念理解部分五大基本部件的功能总线概念和总线的结构硬件与软件的关系计算机中主要性能指标基本字长 数据通路宽度 存储容量 运算速度掌握CPU和主机这两个术语的含义 第2章数据的机器层次表示 了解部分无符号数与带符号数的区别真值和机器数的概念循环冗余校验码理解部分定点数的表示浮点数的表示及规格化浮点数的概念IEEE754浮点数标准常见的字符编码方法 ASCII码 8421BCD码及与二 十进制的转换 第2章数据的机器层次表示 掌握部分原码 补码 反码表示法及转换定点数的表示范围浮点数的表示范围汉字国标码 区位码 机内码及转换8421BCD码的特点奇偶校验码 海明码检错的原理 第3章指令系统 了解部分指令的基本格式数据寻址的最终目的CISC和RISC的基本概念理解部分定长操作码 扩展操作码指令的特点指令中地址码的位数与主存容量 最小寻址单位的关系常见寻址方式的特点立即寻址 直接寻址 寄存器寻址 间接寻址 寄存器寻址 变址寻址 相对寻址 第3章指令系统 掌握部分扩展操作码指令的格式设计直接寻址 间接寻址 寄存器寻址 变址寻址 相对寻址中有效地址EA的计算进栈 出栈时栈指针的修改和数据的压入和弹出 第4章数值的机器运算 了解部分常见的舍入操作方法溢出产生的原因运算器的基本结构理解部分进位产生和进位传递的概念原码一位乘法 补码乘法运算方法浮点加 减法运算方法补码的左移 右移运算方法 第4章数值的机器运算 掌握部分并行加法器不同进位方法的特点与区别定点加 减法运算方法3种溢出检测方法补码一位乘法补码加减交替除法运算方法 第5章存储系统与结构 了解部分存储器的各种分类方法存储系统的两个层次 cache 主存层次 主 辅层次主存储器的基本结构SRAM和SRAM的特点 区别并行交叉存储技术虚拟存储器的概念 第5章存储系统与结构 理解部分主存储器有关术语 位 存储字 存储单元 存储体主存储器的主要技术指标ROM的分类主存储器和CPU的读写操作 微操作序列 掌握部分主存储器容量的各种扩展方法 存储芯片的地址分配和片选信号的产生 主存储器扩展的逻辑图 第6章中央处理器 了解部分控制器的基本组成微程序设计技术理解部分CPU的功能CPU中的通用寄存器和专用寄存器的设置和作用指令周期 机器周期 时钟周期的概念不同的控制方式 同步 异步和联合方式一条指令执行的基本过程 第6章中央处理器 理解部分微程序控制器的有关术语 微命令 微操作 微指令 微程序 微周期机器指令与微程序的关系各种微指令编码法的特点微程序控制器的组成 熟悉其特有部件的作用流水线技术 时空图 TP的计算掌握部分取指令周期的微操作序列 公共操作 组合逻辑控制器和微程序控制器的区别 第7章外部设备 了解部分外部设备的分类和作用光盘存储器的类型和工作原理打印机的特点和分类显示器的特点和分类字符显示和图形显示的区别理解部分硬盘上的信息分布形式字符显示器的显示缓存VRAM和字库中存储信息的特点掌握部分硬盘存储器技术参数的计算 第8章输入输出系统 了解部分接口的基本组成和类型外设的识别和端口寻址各种I O信息传送控制方式的特点和适用范围程序查询方式的特点和工作流程程序中断的基本类型中断现场的保护和恢复方法通道的类型和结构 第8章输入输出系统 理解部分I O接口和端口概念的区别中断的基本概念程序中断和调用子程序的区别进入中断服务程序的方法 中断向量法开中断 关中断的时机DMA方式和程序中断方式的区别通道控制方式与DMA方式的区别3种总线判优和仲裁方式的区别DMA传送方法和DMA传送过程 第8章输入输出系统 掌握部分CPU响应中断的3个条件中断隐指令的特点以及它所完成的3个操作中断屏蔽的概念 通过改变中断屏蔽字实现中断升级 考试题型 选择题 20 填空题 15 判断题 5 计算题 20 简答题 20 主要是有关概念 比较等综合题 20 除了计算题和简答题外的题 时间安排 答疑时间2012年7月4日 20周星期三 下午3 00 5 0031号楼三楼教师休息室考试时间2012年7月5日 20周星期四 上午9 00 11 00教室 330304 复习思考题2 从软 硬件交界面看 计算机层次结构包括虚拟机器和实际机器两大部分 系列机的研制必须保证软件的向后兼容 按计算机指令流 数据流结构来分 天河一号 属于多指令流 多数据流结构 计算机系统的可靠性可以用MTBF来衡量 计算机的运算速度MIPS是指每秒能执行操作系统的命令个数 错 复习思考题3 若x y 则 x 原 y 原 若x y 则 x 补 y 补 若 x 原 80H 则x 十进制 若 x 反 80H 则x 十进制 若 x 补 80H 则x 十进制 设x为整数字长为8位 复习思考题4 浮点数的表示范围取决于阶码的位数 若x y 则 x 移 y 移 对 当浮点数的尾数为补码时 其为规格化数应满足的条件是尾数最高位与符号位不同 在浮点数中 当数据的绝对值太小 以至于小于所能表示的数据时 称为浮点数的下溢 此时 计算机对其处理为置成机器零 在浮点数中 当数据的绝对值太大 以至于大于所能表示的数据时 称为浮点数的上溢 此时 计算机对其处理为中止运算操作 复习思考题5 若某汉字的国标码 3547H 则其机内码 B5C7H 区位码 1527H 奇校验码可以检查出奇数位错误 偶校验码可以检查出偶数位错误 错 交叉校验的横向校验和纵向校验必须是同为奇校验或同为偶校验 对 交叉校验可以检出一个数据块同一字节的双错 纠正一位的错误 对 复习思考题6 指令格式中的操作码字段用来表征指令的操作特性与功能 指令格式的地址码字段 通常用来指令参与操作的操作数或其地址 一条指令中的操作数地址 可以有0 1 2 3 4个 若指令系统中操作码占用8位二进制码时 则这台计算机最多允许256条指令 复习思考题7 根据操作数所在的位置 指出下列寻址方式 操作数在寄存器中 为 寻址方式 操作数地址在寄存器中 为 寻址方式 操作数在指令中 为 寻址方式 操作数的地址在指令中 为 寻址方式 操作数地址为某寄存器与位移量之和 则可以是 和 寻址方式 寻址方式获得数据的速度最快 寻址方式获得数据的速度最慢 复习思考题8 RISC的中文含义是精简指令系统计算机 CISC的中文含义是复杂指令系统计算机 指令的顺序寻址方式是指下一条指令的地址由程序计数器给出 控制类指令的功能是控制程序的执行顺序 并使程序具有测试 分析与判断的能力 堆栈是一种特殊的数据寻址方式 基于原理 按结构不同 分为寄存器堆栈和存储器堆栈 寄存器存储器堆栈的栈指针SP指向栈顶 错 软进栈操作是指将内容写入堆栈指针SP 对 自底向上生成的软堆栈 出栈时应先将栈顶数据弹出 再修改栈指针 对 复习思考题9 当译码器有4个输入端时 其输出端有 个 它在任一时刻有 个有效输出 影响并行加法器速度的关键因素是 和 若串行进位的8位并行加法器的一级全加器的延迟时间为2ty 则C8最长延迟时间为 若先行进位的8位并行加法器的一级全加器的延迟时间为2ty 则C8最长延迟时间为 复习思考题10 对二进制数 若小数点右移1位 则数值乘以2 已知 X 2 补 C6H 设机器字长为8位 则 X 补 8CH 若两个数值位为n位长的定点数 采用原码算法实现乘法运算 则乘积的数值有2n位 其符号位由异或运算决定 复习思考题11 X Y为定点二进制数 其格式为1位符号位 n位数值位 若采用Booth补码一位算法实现乘法运算 则最多需要做加法运算n次 移位n 1次 若浮点数用补码表示 判断运算结果是否是规格化数的方法是根据尾数两个符号位和最高数值位不同 当定点运算发生溢出时 应进行中止运算操作 上溢 计算机不作处理 置成机器零 下溢 两个浮点数相加 若尾数相加或阶码出现溢出 则表示浮点数相加发生溢出 错 浮点数运算时尾数相加时产生的溢出不是真正的溢出 可通过右规作出调整 当浮点数运算阶码发生溢出时 计算机需停止运算 做溢出中断处理 对 复习思考题12 运算器虽有许多部分组成 但核心部件是ALU 定点运算器的内部总线结构共有单总线结构 双总线结构和三总线结构三种 4位ALU芯片74181能完成16种算术运算和16种逻辑运算 从存储器接到R W命令到完成R W操作的时间称为存储器的存储时间 对存储器的要求是存储容量大 存取速度快 价格低 为了解决这三方面的矛盾 计算机采用多层次存储体系结构 关于主存的叙述中 判断下列说法的对错 1 CPU可直接访问主存 也能直接访问辅存 错 2 主存的存取速度可与CPU匹配 错 3 主存比辅存容量小 但存取速度快 对 复习思考题13 对16K 8位存储器芯片 其地址线有14条 数据线有8条SRAM与DRAM相比 速度较高的是SRAM主存使用的是DRAM需要刷新和再生的是DRAM若RAM芯片有1024个单元 用单译码方式 地址译码器有1024条输出线用双译码方式 地址译码器最少有64条输出线EPROM是指可擦除可编程存储器 复习思考题14 某计算机字长32位 其存储容量为4MB 若按字编址 它的寻址范围是1M 4MB 32b 若按字节编址 它的寻址范围是4M 4MB 8b 如用16K 4的芯片组成64K 8位的存储器16K 4的芯片有地址线14条 64K 8存储器有地址线16条 数据线8条 需要8块16K 4的芯片来组成64K 8存储器用于片选的地址有2 16 14 AB相减 位 它们是A14 A15 主存与CPU的硬连接有地址总线 AB 数据总线 DB 和控制总线 CB 三组连线 MAR 存储器地址寄存器 和MDR 储存器数据寄存器 是主存和CPU之间的接口 复习思考题15 若4体交叉存储器中每个模块均为64K 16 且存取周期为500ns 则在500ns内该存储器最多可向CPU提供 位的二进制信息 在存储器层次结构中 主存 cache层次是为了解决 问题而设立的 虚拟存储器是为了解决 问题而设立的这两个层次的设立均是基于 原理 主存 cache的地址映射有三种 它们分别是 和 PentiumPC中主存 cache层次采用 级cache结构 片内的主存 cache的地址映射采用 方式 复习思考题16 CPU由运算器和控制器组成 CPU中专用的寄存器有程序计数器 存储器地址寄存器 存储器数据寄存器 指令寄存器和状态标志寄存器 生成微操作控制信号的方法有三种 它们分别是组合逻辑型 存储逻辑型和组合逻辑与存储逻辑结合型 为了执行任何给定的指令 必须对指令操作码进行测试 以便识别所要求的操作 CPU中的译码器就是完成这项工作的 在PC机中 CPU周期又称为机器周期 总线周期 指令周期是指CPU从主存中读出一条指令的时间 错 复习思考题17 取指周期的操作与指令的操作码无关 对 在微程序控制的计算机中 控制存储器CM是用来存放微程序的 假设某计算机共有100个微命令 若用直接控制法 微指令的操作控制字段要有100位 最短编码法 则操作控制字段需要7位 字段直接编码法 若3位为一段 则操作控制字段为45位 采用微程序控制器是为了提高速度 错 重叠控制可以提高系统的吞吐率 但在控制过程中要解决访存冲突 遇到条件转移指令和数相关问题 复习思考题18 设某计算机采用5级指令流水线 若每级执行时间是 t 则此流水线理想状态下的吞吐率TP 1 t 连续执行10条指令 至少需时间 14 t RISC普遍采用微程序控制器产生微命令 硬连线 错 重叠控制并不能加快一条指令的实现 但能加快相邻两条指令以至一段程序的执行 对 计算机的外部设备是指除主机外围绕着主机设置的各种硬件装置 复习思考题19 在调频制记录方式中 是利用写电流的频率来写0或1的 在调相制 PE 中 记录 1 时 写电流在位周期中间由负变正 若磁盘的转速提高一倍 则磁盘的平均等待时间减半 磁盘存储器中 在记录面上一条条磁道形成一个个同心圆 越往内侧 磁道的编号越小 错 不同编号的磁道长度不同 扇区数也不同 分区域记录技术 对 硬盘的柱面数与硬盘的磁头数有关 错 一个记录面的磁道数与磁盘的扇区数有关 错 复习思考题20 为提高存储器存取效率 同一文件的信息块在安排磁盘信息分布时 通常被安排在不同柱面的同一扇区上 错 放在同一柱面上磁盘和光盘都是直接存取设备 错 单倍速光驱所指的数据传输率为150KB s 容量最大的DVD ROM采用的记录格式是双层双面 存储容量达到17GB 分辨率越高 鼠标移动距离就越长 错 汉字打印机是带有汉字库的打印机 对 复习思考题21 字符显示器中VRAM用来存放字符ASCII码 CRT分辨率为1024 1024像素 像素的颜色数为256色 则VRAM的容量至少为1MB 行频是指每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数 错 场频分辨率越高 图像显示越清晰 图象可能变得更大 错 图像越小如有一台CRT显示器的分辨率为1024 1024 若刷新率为80Hz 则视频带宽为80MHz 错 要乘以1 344 复习思考题22 主机和外设之间需要交换的信息有数据信息 控制信息 状态信息 联络信息和外设识别信息 I O端口地址就是主机与外设直接通信的地址 对 一个I O接口至少包含两个或两个以上的端口 对 I O端口的编址方式有独立编址 统一编址两种 主机与外备采用程序查询方式传送数据时 主机与设备是串行工作的 在I O控制方式中 主要由软件实现的控制方式为程序查询方式和程序中断方式 复习思考题23 中断隐指令属于指令系统 所以用户可以使用它 错CPU响应中断的时刻是执行完每条指令时 在中断服务程序中 保护和恢复现场之前 需要关中断 在80X86中断系统中 中断源给出的向量地址是中断服务程序的入口地址 错 中断响应次序是由硬件决定的 无法改变 对 CPU响应DMA的时刻是每个机器周期结束时 当中断源发出中断请求后 若CPU为开中断 则在当前指令执行完毕后 CPU将会响应中断 错 由于中断屏蔽 中断源发出请求 CPU不一定可以接收到 复习思考题24 在中断服务程序中 保护和恢复现场之前 需要 中断 中断响应次序是由硬件决定的 无法改变 在不改变中断响应次序的条件下 通过改写 可以改变中断处理的次序 DMA方式在 之间建立一条直接数据通路 CPU响应DMA的时刻是 DMA传送方式有 和 通道是一个具有特殊功能的 它有自己的