计算机组成原理重点整理(白中英版)
浮点存储：
1．若浮点数x的754标准存储格式为(41360000)16，求其浮点数的十进制数值。
解：将16进制数展开后，可得二制数格式为
0 100 00010 011 0110 0000 0000 0000 0000
S 阶码(8位) 尾数(23位)
指数e=阶码-127=10000010-01111111=00000011=(3)10
包括隐藏位1的尾数
1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011
于是有
x=(-1)S×1.M×2e=+(1.011011)×23=+1011.011=(11.375)10
2. 将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点数的二进制存储格式。
解:首先分别将整数和分数部分转换成二进制数：
20.59375=10100.10011
然后移动小数点，使其在第1，2位之间
10100.10011=1.010010011×24
e=4于是得到：
S=0, E=4+127=131, M=010010011
最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：
01000001101001001100000000000000=(41A4C000)16
3.假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数ｘ,真值表示为（非IEEE754标准）：ｘ＝(－1)s×(1.M)×2E－128问：它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少？
(1)最大正数
0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111
ｘ＝[1＋(1－2-23)]×2127
(2)最小正数
000 000 000000 000 000 000 000 000 000 00
ｘ＝1.0×2－128
(3)最小负数
111 111 111111 111 111 111 111 111 111 11
ｘ＝－[1＋(1－2－23)]×2127
(4)最大负数
100 000 000000 000 000 000 000 000 000 00
ｘ＝－1.0×2－128
4.用源码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别计算xXy。
（1）x=11000 y=11111 (2) x=-01011 y=11001
（1）原码阵列
x = 0.11011, y = -0.11111
符号位: x 0⊕y 0 = 0⊕1 = 1
[x]原 = 11011, [y]原 = 11111
[x*y]原 = 1， 11 0100 0101
带求补器的补码阵列
[x]补 = 0 11011, [y]补 = 1 00001
乘积符号位单独运算0⊕1＝1 尾数部分算前求补输出│X │＝11011，│
y │＝11111
X ×Y ＝-0.1101000101
(2) 原码阵列
x = -0.11111, y = -0.11011
符号位: x 0⊕y 0 = 1⊕1 = 0
[x]补 = 11111, [y]补 = 11011
[x*y]补 = 0,11010,00101 1
1 0 1
1
* 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 1 1 1
*1 1 0 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
0 0 0 0 0
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1 0 1
1 1 0 1 1 * 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1 0 1
带求补器的补码阵列
[x]补 = 1 00001, [y]补 = 1 00101
乘积符号位单独运算1⊕1＝0
尾数部分算前求补输出│X│＝11111，│y│＝11011
1 1 1 1 1
*1 1 0 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
0 0 0 0 0
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1 0 1
X×Y＝0.1101000101
5. 计算浮点数x+y、x-y
x = 2-101*(-0.010110), y = 2-100*0.010110
[x]浮= 11011,-0.010110
[y]浮= 11100,0.010110
Ex-Ey = 11011+00100 = 11111
[x]浮= 11100,1.110101(0)
x+y 1 1. 1 1
0 1 0 1
+ 0 0. 0 1
规格化处理: 0.101100 阶码 11010
x+y= 0.101100*2-6
x-y 1 1.1 1 0 1 0 1
+ 1 1.1 0 1 0 1 0
1 1.0 1 1 1 1 1
规格化处理: 1.011111 阶码 11100
x-y=-0.100001*2-4
6. 设过程段 S i所需的时间为τi,缓冲寄存器的延时为τl,线性流水线的时钟周期定义为
τ＝max{τi}＋τl＝τm＋τl
流水线处理的频率为 f＝1/τ。
一个具有k 级过程段的流水线处理 n 个任务需要的时钟周期数为T k＝k＋(n－1)，
所需要的时间为： T＝T k×τ
而同时，顺序完成的时间为：T＝n×k×τ
k级线性流水线的加速比：
*C k = TL ＝n·k
Tk k＋(n－1)
内部存储器
*闪存：高性能、低功耗、高可靠性以及移动性
编程操作：实际上是写操作。所有存储元的原始状态均处“1”状态，这是因为擦除操作时控制栅不加正电压。编程操作的目的是为存储元的浮空栅补充电子，从而使存储元改写成“0”状态。如果某存储元仍保持“1”状态，则控制栅就不加正电压。如图(a)表示编程操作时存储元写0、写1的情况。实际上编程时只写0，不写1，因为存储元擦除后原始状态全为1。要写0，就是要在控制栅C上加正电压。一旦存储元被编程，存储的数据可保持100年之久而无需外电源。
读取操作：控制栅加上正电压。浮空栅上的负电荷量将决定是否可以开启MOS晶体管。如果存储元原存1，可认为浮空栅不带负电，控制栅上的正电压足以开启晶体管。如果存储元原存0，可认为浮空栅带负电，控制栅上的正电压不足以克服浮动栅上的负电量，晶体管不能开启导通。当MOS晶体管开启导通时，电源VD提供从漏极D到源极S的电流。读出电路检测到有电流，表示存储元中存1，若读出电路检测到无电流，表示存储元中存0，如图(b)所示。
擦除操作：所有的存储元中浮空栅上的负电荷要全部洩放出去。为此晶体管源极S加上正电压，这与编程操作正好相反，见图(c)所示。源极S上的正电压吸收浮空栅中的电子，从而使全部存储元变成1状态。
*cache：设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期
=50ns。若连续读出4个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字的信息总量都是：
q=64b×4=256b
顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是：
t2=mT=4×200ns=800ns=8×10-7s
t1=T+(m-1)=200ns+350ns=350ns=35×10-7s
顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：
W2=q/t2=256b÷(8×10-7)s=320Mb/s
W1=q/t1=256b÷(35×10-7)s=730Mb/s
*CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
解：
h=Nc/（Nc+Nm）=1900/(1900+100)=0.95
r=tm/tc=250ns/50ns=5
e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)×0.95=83.3%
ta=tc/e=50ns/0.833=60ns
*存储器：已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用256K×16位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：
（1） 每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？
（2） 个模块板内共有多少DRAM 芯片?
（3）主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各模块板？ (1)个模块64264*264*2620
26== (2)1616*2*264*281020=
每个模块要16个DRAM 芯片
(3)64*16 = 1024块
由高位地址选模块
*用16K×8位的DRAM 芯片组成64K×32位存储器，要求：
(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS, CPU 在1μS 内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？
解：(1)根据题意，存储总容量为64KB ，故地址总线需16位。现使用16K*8位DRAM 芯片，共需16片。芯片本身地址线占14位，所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成整个存储器，其组成逻辑图如图所示，其中使用一片2：4译码器。
(2)根据已知条件，CPU 在1us 内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us ，如果采用集中刷新，有64us 的死时间，肯定不行如果采用分散刷新，则每1us 只能访存一次，也不行所以采用异步式刷新方式。假定16K*1位的DRAM 芯片用128*128矩阵存储元构成，刷新时只对128行进行异步方式刷新，则刷新间隔为2ms/128 = 15.6us ，可取刷新信号周期15us 。刷新一遍所用时间＝15us ×128＝1.92ms
指令系统
*某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有40条指令，试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。解：40条指令需占用操作码字段（OP）6位，这样指令余下长度为10位。为了覆盖主存640K字的地
址空间，设寻址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下：
寻址模式定义如下：
X= 0 0 直接寻址有效地址 E=D（直接寻址为256个存储单元）
X= 0 1 立即寻址 D字段为操作数
X= 1 0 变址寻址有效地址 E= (RX)＋D （可寻址64K个存储单元）
X= 1 1 相对寻址有效地址 E=（PC）＋D （可寻址64K个存储单元）
其中RX为变址寄存器（16位），PC为程序计数器（16位），在变址和相对寻址时，位移量D可正可负。
四、CPU
*微指令：直接表示法特点：
这种方法结构简单，并行性强，操作速度快，但是微指令字太长，若微命令的总数为N个，则微指令字的操作控制字段就要有N位。另外，在N个微命令中，有许多是互斥的，不允许并行操作，将它们安排在一条微指令中是毫无意义的，只会使信息的利用率下降。
*编码表示法特点：可以避免互斥，使指令字大大缩短，但增加了译码电路，使微程序的执行速度减慢
* 编码注意几点：字段编码法中操作控制字段并非是任意的，必须要遵循如下的原则：
①把互斥性的微命令分在同一段内，兼容性的微命令分在不同段内。这样不仅有助于提高信息的利用率，缩短微指令字长，而且有助于充分利用硬件所具有的并行性，加快执行的速度。
②应与数据通路结构相适应。
③每个小段中包含的信息位不能太多，否则将增加译码线路的复杂性和译码时间。
④一般每个小段还要留出一个状态，表示本字段不发出任何微命令。因此当某字段的长度为三位时，最多只能表示七个互斥的微命令，通常用000表示不操作。
*水平型微指令和垂直型微指令的比较
(1)水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强，垂直型微指令则较差。
(2)水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。
(3)由水平型微指令解释指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点。垂直型微指令则相反。
(4)水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说，比较容易掌握。
*微地址寄存器有6位(μA5-μA0)，当需要修改其内容时，可通过某一位触发器的强置端S将其置“1”。现有三种情况：
(1)执行“取指”微指令后，微程序按IR的OP字段(IR3-IR0)进行16路分支；
(2)执行条件转移指令微程序时，按进位标志C的状态进行2路分支；
(3)执行控制台指令微程序时，按IR4，IR5的状态进行4路分支。
请按多路转移方法设计微地址转移逻辑。
答：按所给设计条件，微程序有三种判别测试，分别为P1，P2，P3。由于修改μA5-μA0内容具有很大灵活性，现分配如下：
(1)用P1和IR3-IR0修改μA3-μA0；
(2)用P2和C修改μA0；
(3)用P3和IR5，IR4修改μA5，μA4。
另外还要考虑时间因素T4(假设CPU周期最后一个节拍脉冲)，故转移逻辑表达式如下：
μA5=P3·IR5·T4
μA4=P3·IR4·T4
μA3=P1·IR3·T4
μA2=P1·IR2·T4
μA1=P1·IR1·T4
μA0=P1·IR0·T4+P2·C·T4
由于从触发器强置端修改，故前5个表达式可用“与非”门实现，最后一个用“与或非”门实现。
*某机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。
a-j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指令的控制字段格式。
解：经分析，（d, i, j）和（e, f, h）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, b, c, g四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：
* * * * * * * *
a b c g 01d 01e
10 i 10 f
11 j 11 h
*流水线（IF Instruction Fetch取指 ID Instruction Decode指令译码 EX Execution执行 WB 结果写回）
*今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作，
今假设完成各步操作的时间依次为100ns,100ns,80ns,50ns 。
请问：（1）流水线的操作周期应设计为多少？
（2）若相邻两条指令发生数据相关，而且在硬件上不采取措施，那么第二条指令要推迟多少时间进行。 （3）如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？
解：
(1)流水线的操作周期应按各步操作的最大时间来考虑，即流水线时钟周期性ns i 100}max{==ττ
(2)遇到数据相关时，就停顿第2条指令的执行，直到前面指令的结果已经产生，因此至少需要延迟2个时钟周期。
(3)如果在硬件设计上加以改进，如采用专用通路技术，就可使流水线不发生停顿。
五、总线总线定义：总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。借助于总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础上进行工作。
总线分类： 内部总线：CPU 内部连接各寄存器及运算器部件之间的总线。 系统总线：CPU 和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线。 I/O 总线：CPU 和中低速I/O 设备相互连接的总线。
总线特性： 物理特性：总线的物理连接方式（根数、插头、插座形状、引脚排列方式等）。 功能特性：每根线的功能。电气特性：每根线上信号的传递方向及有效电平范围。时间特性：规定了每根总线在什么时间有效。
总线带宽：总线带宽定义为总线本身所能达到的最高传输速率，它是衡量总线性能的重要指标。
cpu 北桥 pci 南桥isa 之间相互连通
通过桥CPU总线、系统总线和高速总线彼此相连。桥实质上是一种具有缓冲、转换、控制功能的逻辑电路。
多总线结构体现了高速、中速、低速设备连接到不同的总线上同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量，而且处理器结构的变化不影响高速总线。
整个总线分为：数据传送总线：由地址线、数据线、控制线组成。其结构与简单总线相似，但一般是32条地址线，32或64条数据线。为了减少布线，64位数据的低32位数据线常常和地址线采用多路复用方式。仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线。中断和同步总线：用于处理带优先级的中断操作，包括中断请求线和中断认可线。公用线：包括时钟信号线、电源线、地线、系统复位线以及加电或断电的时序信号线等。
接口的典型功能：控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断。
总线的传输过程：串行传送：使用一条传输线，采用脉冲传送。主要优点是只需要一条传输线，这一点对长距离传输显得特别重要，不管传送的数据量有多少，只需要一条传输线，成本比较低廉。缺点就是速度慢。并行传送：每一数据位需要一条传输线，一般采用电位传送。分时传送：总线复用或是共享总线的部件分时使用总线。
*总线的信息传送过程：请求总线、总线仲裁、寻址、信息传送、状态返回。
总线数据传送模式：读、写操作：读操作是由从方到主方的数据传送；写操作是由主方到从方的数据传送。块传送操作：只需给出块的起始地址，然后对固定块长度的数据一个接一个地读出或写入。对于CPU（主方）存储器（从方）而言的块传送，常称为猝发式传送，其块长一般固定为数据线宽度（存储器字长）的4倍。写后读、读修改写操作：这是两种组合操作。只给出地址一次（表示同一地址），或进行先写后读操作，或进行先读后写操作。广播、广集操作：一般而言，数据传送只在一个主方和一个从方之间进行。但有的总线允许一个主方对多个从方进行写操作，这种操作称为广播。与广播相反的操作称为广集，它将选定的多个从方数据在总线上完成AND或OR操作，用以检测多个中断源。
菊花链方式优先级判决逻辑电路图
独立请求方式优先级判别逻辑电路图
*桥：在PCI 总线体系结构中有三种桥。其中HOST 桥又是PCI 总线控制器，含有中央仲裁器。桥起着重要的作用，它连接两条总线，使彼此间相互通信。桥又是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。
桥本身的结构可以十分简单，如只有信号缓冲能力和信号电平转换逻辑，也可以相当复杂，如有规程转换、数据快存、装拆数据等。
*（1）某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz ，总线带宽是多少?
（2）如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz ，总线带宽是多少?
解：（1）设总线带宽用Dr 表示，总线时钟周期用T=1/f 表示，一个总线周期传送的数据量用D 表示，根据定义可得
Dr=D/T=D×（1/T ）=D×f=4B×33×106/s=132MB/s
（2）64位=8B
Dr=D×f=8B×66×106/s=528MB/s
*总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，请画出
读数据的同步时序图。
总线的一次信息传送过程，大致可分为：请求总线，总线仲裁，寻址，信息传送，状态返回。
地址数据
总线时钟
启动信号
读命令
地址线
数据线认可
20. 70*8 = 560MHz/s
*总线仲裁：按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式和分布式两种。
集中式仲裁有三种：链式查询方式：离中央仲裁器最近的设备具有最高优先权，离总线控制器越远，优先权越低。优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且这种链式结构很容易扩充设备。缺点：是对询问链的电路故障很敏感，优先级固定。计数器定时查询方式：总线上的任一设备要求使用总线
时，通过BR线发出总线请求。中央仲裁器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备地址相一致时，该设备置“1”BS线，获得了总线使用权，此时中止计数查询。每次计数可以从“0”开始，也可以从中止点开发始。如果从“0”开始，各设备的优先次序与链式查询法相同，优先级的顺序是固定的。如果从中止点开始，则每个设备使用总线的优级相等。可方便的改变优先级。独立请求方式：每一个共享总线的设备均有一对总线请求线BRi和总线授权线BGi。当设备要求使用总线时，便发出该设备的请求信号。总线仲裁器中有一个排队电路，它根据一定的优先次序决定首先响应哪个设备的请求，给设备以授权信号BGi。独立请求方式的优点是响应时间快，即确定优先响应的设备所花费的时间少，用不着一个设备接一个设备地查询。其次，对优先次序的控制相当灵活。它可以预先固定，例如BR0优先级最高，BR1次之…BRn最低；也可以通过程序来改变优先次序；还可以用屏蔽（禁止）某个请求的办法，不响应来自无效设备的请求。因此当代总线标准普遍采用独立请求方式。
优点是响应时间快，即确定优先响应的设备所花费的时间少。对优先次序的控制也是相当灵活的。
分布式仲裁：不需要中央仲裁器，而是多个仲裁器竞争使用总线。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。
*总线仲裁某CPU采用集中式仲裁方式，使用独立请求与菊花链查询相结合的二维总线控制结构。每一对请求线BRi和授权线BGi组成一对菊花链查询电路。每一根请求线可以被若干个传输速率接近的设备共享。当这些设备要求传送时通过BRi线向仲裁器发出请求，对应的BGi线则串行查询每个设备，从而确定哪个设备享有总线控制权。请分析说明图6.14所示的总线仲裁时序图。
解：从时序图看出，该总线采用异步定时协议。
当某个设备请求使用总线时，在该设备所属的请求线上发出申请信号BRi（1）。
CPU按优先原则同意后给出授权信号BGi作为回答（2）。
BGi链式查询各设备，并上升从设备回答SACK信号证实已收到BGi信号（3）。
CPU接到SACK信号后下降BG作为回答（4）。
在总线“忙”标志BBSY为“0”情况该设备上升BBSY，表示该设备获得了总线控制权，成为控制总线的主设备（5）。
在设备用完总线后，下降BBSY和SACK（6）
释放总线。
在上述选择主设备过程中，可能现行的主从设备正在进行传送。此时需等待现行传送结束，即现行主设备下降BBSY信号后（7），新的主设备才能上升BBSY，获得总线控制权。
*分布式仲裁示意图
（1）所有参与本次竞争的各主设备将设备竞争号CN取反后打到仲裁总线AB上，以实现“线或”逻辑。AB线低电平时表示至少有一个主设备的CNi为1，AB线高电平时表示所有主设备的CNi为0。
（2）竞争时CN与AB逐位比较，从最高位（b7）至最低位（b0）以一维菊花链方式进行，只有上一位竞争得胜者Wi+1位为1。当CN i=1，或CNi=0且ABi 为高电平时，才使Wi位为1。若Wi=0时，将一直向下传递，使其竞争号后面的低位不能送上AB线。
（3）竞争不到的设备自动撤除其竞争号。在竞争期间，由于W位输入的作用，各设备在其内部的CN线上保留其竞争号并不破坏AB线上的信息。
（4）由于参加竞争的各设备速度不一致，这个比较过程反复（自动）进行，才有最后稳定的结果。竞争期的时间要足够，保证最慢的设备也能参与竞争。
*总线周期类型
PCI总线周期由当前被授权的主设备发起。PCI支持任何主设备和从设备之间点到点的对等访问，也支持某些主设备的广播读写。
存储器读/写总线周期
存储器写和使无效周期
特殊周期
配置读/写周期
*PCI总线周期的操作过程有如下特点：
（1）采用同步时序协议 。总线时钟周期以上跳沿开始，半个周期高电平，半个周期低电平。总线上所有事件，即信号电平转换出现在时钟信号的下跳沿时刻，而对信号的采样出现在时钟信号的上跳沿时刻。
（2）总线周期由被授权的主方启动 ，以帧FRAME #信号变为有效来指示一个总线周期的开始。
（3）一个总线周期由一个地址期和一个或多个数据期组成 。在地址期内除给出目标地址外，还在C/BE #线上给出总线命令以指明总线周期类型。
（4）地址期为一个总线时钟周期 ，一个数据期在没有等待状态下也是 一个时钟周期。 一次数据传送是在挂钩信号IRDY #和TRDY #都有效情况下完成，任一信号无效（在时钟上跳沿被对方采样到），都将加入等待状态。
（5）总线周期长度由主方确定 。在总线周期期间FRAME #持续有效，但在最后一个数据期开始前撤除。即以FRAME #无效后，IRDY #也变为无效的时刻表明一个总线周期结束。由此可见，PCI的数据传送以猝发式传送为基本机制，单一数据传送反而成为猝发式传送的一个特例。并且PCI具有无限制的猝发能力，猝发长度由主方确定，没有对猝发长度加以固定限制。
（6）主方启动一个总线周期时要求目标方确认 。即在FRAME #变为有效和目标地址送上AD线后，目标方在延迟一个时钟周期后必须以DEVSEL #信号有效予以响应。否则，主设备中止总线周期。
（7）主方结束一个总线周期时不要求目标方确认。目标方采样到FRAME #信号已变为无效时，即知道下一数据传送是最后一个数据期。目标方传输速度跟不上主方速度，可用TRDY#无效通知主方加入等待状态时钟周期。当目标方出现故障不能进行传输时，以STOP#信号有效通知主方中止总线周期。
六、外围设备
*磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速6000转/分。问：
(1)共有多少柱面?
(2)盘组总存储容量是多少?
(3)数据传输率多少?
(4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址?
(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上?
解：(1)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)
因为道密度=40道/cm，所以40×5 5=220道，即220个圆柱面。
(2)内层磁道周长为2πR=2×3.14×11=69.08(cm)
每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B
每面信息量=3454B×220=759880B
盘组总容量=759880B×10=7598800B
(3)磁盘数据传输率Dr=rN
N 为每条磁道容量，N=3454B
r为磁盘转速，r=6000转/60秒=100转/秒
Dr=rN=100×3454B=345400B/s
(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块(一个扇区)，每个记录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：
此地址格式表示有4台磁盘（2位），每台有16个记录面/盘面（4位），每面有256个磁道（8位），每道有16个扇区（4位）。
(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读/写速度快。
*某磁盘存贮器转速为3000转 / 分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：
（1）磁盘存贮器的容量是多少？
（2）最高位密度与最低位密度是多少？
（3）磁盘数据传输率是多少？
（4）平均等待时间是多少？
（5）给出一个磁盘地址格式方案。
解：
（1）每道记录信息容量 = 12288字节
每个记录面信息容量= 275×12288字节
共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为：
4 ×275×12288字节 = 13516800字节
（2）最高位密度D1按最小磁道半径R1计算（R1 = 115mm）：
D1 = 12288字节 / 2πR1 = 17字节 / mm
最低位密度D2按最大磁道半径R2计算：
R2 = R1 + （275 ÷ 5） = 115 + 55 = 170mm
D2 = 12288字节 / 2πR2 = 11.5 字节 / mm
（3）磁盘传输率 C = r · N
r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒
N = 12288字节（信道信息容量）
C = r · N = 50 × 12288 = 614400字节 / 秒
（4）平均等待时间= 1/2r = 1 / (2×50) = 10毫秒
(5)
16 15 14 6 5 4 3 0
台号柱面(磁道)号盘面(磁头)号扇区号
此地址格式表示有4台磁盘，每台有4个记录面，每个记录面最多可容纳512个磁道，每道有16个扇区。
*有一台磁盘机，其平均寻道时间为了30ms,平均旋转等待时间为120ms，数据传输速率为500B/ms，磁盘机上存放着1000件每件3000B 的数据。现欲把一件数据取走，更新后在放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：
平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间
另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms, 并且更新时间同输入输出操作不相重叠。
试问：
（1）盘上全部数据需要多少时间？
（2）若磁盘及旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少间？
解：（1）磁盘上总数据量= 1000×3000B = 3000000B
读出全部数据所需时间为3000000B ÷ 500B / ms = 6000ms
重新写入全部数据所需时间 = 6000ms
所以，更新磁盘上全部数据所需的时间为：
2×（平均找道时间 + 平均等待时间 + 数据传送时间）+ CPU更新时间
= 2（30 + 120 + 6000）ms + 4ms = 12304ms
(2) 磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为60ms；
数据传输率提高一倍后，数据传送时间变为：
3000000B ÷ 1000B / ms = 3000ms
更新全部数据所需时间为：
2 ×（30 + 60 + 3000）ms + 4ms = 6184ms
*刷新：电子束打在荧光粉上引起的发光只能维持几十毫秒的时间。因此必须让电子束反复不断地扫描整个屏幕，该过程称为刷新。刷新频率越高，显示越没有闪烁。50Hz（至少）
刷新存储器（视频存储器、显存）：为刷新提供信号的存储器。容量取决于分辨率和灰度级。M=r·C
*刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。
(1)若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为3B，帧频(刷新速率)为72Hz，计算刷存总带宽应为多少?
(2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?
解：(1)∵刷新所需带宽=分辨率×每个像素点颜色深度×刷新速率
∴ 1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s
刷存总带宽应为162MB/s×100/50=324MB/s
(2)为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施：
①使用高速的DRAM芯片组成刷存；
②刷存采用多体交叉结构；
③刷存至显示控制器的内部总线宽度由32位提高到64位，甚至128位；
④刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开。
*刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为24位，帧频（刷新速率）为72HZ，求：
（1）刷新存储器的存储容量是多少？
（2）刷新存储器的贷款是多少？
解：（1）因为刷新存储器所需存储容量 = 分辨率× 每个像素点颜色深度
∴ 1024 × 768 × 3B ≈ 4MB
（2）因为刷新所需带宽 = 分辨率× 每个像素点颜色深度× 刷新速度
∴ 1024 × 768 × 3B × 72 / S = 165888KB / S ≈ 162MB / S
七、输入输出
*中断执行过程：1.关中断 2.保存现场 3.判别中断条件转入中断服务程序 4.开中断 5.执行中断服务程序 6.关中断 7.恢复现场 8.开中断 9.返回
*中断：参见图所示的二维中断系统。请问：
(1)在中断情况下，CPU和设备的优先级如何考虑?请按降序排列各设备的中断优先级。
(2)若CPU现执行设备B的中断服务程序，IM2，IM1，IM0的状态是什么?如果CPU执行设备D的中断服务程序，IM2，IM1，IM0的状态又是什么?
(3)每一级的IM能否对某个优先级的个别设备单独进行屏蔽?如果不能，采取什么办法可达到目的?
(4)假如设备C一提出中断请求，CPU立即进行响应，如何调整才能满足此要求?
解：(1)在中断情况下，CPU的优先级最低。各设备的优先次序是：A→B→C→ D→E→F→G→H→I→CPU。
(2)执行设备B的中断服务程序时IM2IM1IM0=111；执行设备D的中断服务程序时，IM2IM1IM0=011。
(3)每一级的IM标志不能对某个优先级的个别设备进行单独屏蔽。可将接口中的EI(中断允许)标志清“0”，它禁止设备发出中断请求。
(4)要使设备C的中断请求及时得到响应，可将设备C从第2级取出来，单独放在第3级上，使第3级的优先级最高，即令IM3=0即可。
*参见例1所示的系统，只考虑A，B，C三个设备组成的单级中断结构，它要求CPU在执行完当前指令时对中断请求进行服务。假设：(1)CPU“中断批准”机构在响应一个新的中断之前，先要让被中断的程序的一条指令一定要执行完毕；(2)TDC为查询链中每个设备的延迟时间；(3)TA，TB，TC分别为设备A，B，C的服务程序所需的执行时间； (4)TS,TR为保存现场和恢复现场所需的时间；(5)主存工作周期为TM。试问：就这个中断请求环境来说，系统在什么情况下达到中断饱和?
解：中断处理流程，并假设执行一条指令的时间也为TM。如果三个设备同时发出中断请求，那么依次分别处理设备A、设备B、设备C的时间如下： tA = 2TM + TDC + TS + TA + TR
tB = 2TM + 2TDC + TS + TB + TR
tC = 2TM + 3TDC + TS + TC + TR
处理三个设备所需的总时间为：T=tA+tB+tC
T是达到中断饱和的最小时间，即中断极限频率为：f=1/T
*1394总线：串行接口标准IEEE1394
IEEE 1394是一种高速串行I/O标准接口。各被连接装置的关系是平等的，不用PC介入也能自成系统。这意味着1394在家电等消费类设备的连接应用方面有很好的前景。
(1)数据传送的高速性
(2)数据传送的实时性
(3)体积小易安装，连接方便
*协议集：
计算机组成原理第五版 白中英(详细)第5章习题参考答案
第5章习题参考答案 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（DR ）和（通用寄存器）。 2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的内容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解： STO R1, (R2)的指令流程图及微操作信号序列如下：
STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。 解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：
PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 4．假设主脉冲源频率为10MHz ，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。 解：
5．如果在一个CPU 周期中要产生3个节拍脉冲；T l ＝200ns ，T 2=400ns ，T 3=200ns ，试画出时序产生器逻辑图。 解：取节拍脉冲T l 、T 2、T 3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所以取时钟源提供的时钟周期为200ns ，即，其频率为5MHz.；由于要输出3个节拍脉冲信号，而T 3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C 4外，还需要3个触发器——C l 、C 2、C 3；并令 211C C T *=；321C C T *=；313C C T =，由此可画出逻辑电路图如下：
计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)[]
第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见 P1 表 1.1 。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？（略） 4．冯 . 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯 . 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB MB GB来度量，存储 容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
计算机组成原理第五版 白中英(详细)第4章习题参考答案
第4章习题参考答案 1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？ 答：不合理。指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。 2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。 答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。 双操作数指令 单操作数指令 无操作数指令 3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1) 单字长二地址指令。 (2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。 (3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。 (4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。 4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 8 7 4 3 0 答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1)双字长二地址指令，用于访问存储器。 (2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。 (3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数 在主存中。有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
计算机组成原理复习要点(复习必过)
计算机组成原理复习要点 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 第一章概述 1、什么是计算机组成 每章重点内容 输入设备 运算器- f 1 存储器卜 t地1址 输出设备 物理组成 计 算 机 组 成 逻辑组成 设备级组成 版块级组成w芯片 级组成 元件级组成 设备级组成 寄存器级组成 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） 三扌空希I」鋼二
(3)米用存储程序 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；指令米用串行执行方式。 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 操作系统圾 偿统机器级 系统分折级 用户程序级 骰程宇控制器厂睫程庠级 (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，贝 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，贝 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：
计算机组成原理知识点总结——详细版
计算机组成原理2009年12月期末考试复习大纲 第一章 1.计算机软件的分类。 P11 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。 2.源程序转换到目标程序的方法。 P12 源程序是用算法语言编写的程序。 目标程序（目的程序）是用机器语言书写的程序。 源程序转换到目标程序的方法一种是通过编译程序把源程序翻译成目的程序，另一种是通过解释程序解释执行。 3.怎样理解软件和硬件的逻辑等价性。 P14 因为任何操作可以有软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一机器功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格，速度，可靠性，存储容量等因素。因此，软件和硬件之间具有逻辑等价性。 第二章 1.定点数和浮点数的表示方法。 P16 定点数通常为纯小数或纯整数。 X=XnXn-1…..X1X0 Xn为符号位，0表示正数，1表示负数。其余位数代表它的量值。 纯小数表示范围0≤|X|≤1-2-n 纯整数表示范围0≤|X|≤2n -1
浮点数：一个十进制浮点数N=10E.M。一个任意进制浮点数N=R E.M 其中M称为浮点数的尾数，是一个纯小数。E称为浮点数的指数，是一个整数。 比例因子的基数R=2对二进制计数的机器是一个常数。 做题时请注意题目的要求是否是采用IEEE754标准来表示的浮点数。 32位浮点数S（31）E（30-23）M（22-0） 64位浮点数S（63）E（62-52）M（51-0） S是浮点数的符号位0正1负。E是阶码，采用移码方法来表示正负指数。 M为尾数。P18 P18
2.数据的原码、反码和补码之间的转换。数据零的三种机器码的表示方法。 P21 一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为0，用二进制表示的数位值都相同，既三种表示方法完全一样。 一个负整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为1，用二进制表示的数位值都不相同，表示方法。 1.原码符号位为1不变，整数的每一位二进制数位求反得到反码； 2.反码符号位为1不变，反码数值位最低位加1，得到补码。 例：x= (+122)10=(+1111010)2原码、反码、补码均为01111010 Y=(-122)10=(-1111010)2原码11111010、反码10000101、补码10000110 +0 原码00000000、反码00000000、补码00000000 -0 原码10000000、反码11111111、补码10000000 3.定点数和浮点数的加、减法运算：公式的运用、溢出的判断。 P63 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。 （1）x=11011 y=00011 （2）x=11011 y=-10101 （3）x=-10110 y=-00001
计算机组成原理第五章单元测试(含答案)
第五章指令系统测试 1、以下四种类型指令中，执行时间最长的是（）(单选) A、RR型指令 B、RS型指令 C、SS型指令 D、程序控制类指令 2、程序控制类指令的功能是（）（单选） A、进行算术运算和逻辑运算 B、进行主存与CPU之间的数据传送 C、进行CPU和I/O设备之间的数据传送 D、改变程序执行的顺序 3、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用的寻址方式是( ）（单选） A、立即数寻址 B、寄存器寻址 C、隐含寻址 D、直接寻址 4、下列属于指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（）（单选） A、为了实现软件的兼容和移植 B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、为程序设计者提供更多、更灵活、更强大的指令 D、丰富指令功能并降低指令译码难度 5、寄存器间接寻址方式中，操作数存放在（）中（单选） A、通用寄存器 B、主存 C、数据缓冲寄存器MDR D、指令寄存器 6、指令采用跳跃寻址方式的主要作用是（) (单选) A、访问更大主存空间 B、实现程序的有条件、无条件转移 C、实现程序浮动 D、实现程序调用 7、下列寻址方式中，有利于缩短指令地址码长度的是（）（单选） A、寄存器寻址 B、隐含寻址 C、直接寻址
D、间接寻址 8、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数的有效地址为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 9、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 10、某计算机按字节编址，采用大端方式存储信息。其中，某指令的一个操作数的机器数为ABCD 00FFH，该操作数采用基址寻址方式，指令中形式地址（用补码表示）为FF00H，当前基址寄存器的内容为C000 0000H，则该操作数的LSB(即该操作数的最低位FFH)存放的地址是( ) (单选) A、C000 FF00H B、C000 FF03H C、BFFF FF00H D、BFFF FF03H 11、假定指令地址码给出的是操作数所在的寄存器的编号，则该操作数采用的寻址方式是( )(单选) A、直接寻址 B、间接寻址 C、寄存器寻址 D、寄存器间接寻址 12、相对寻址方式中，操作数有效地址通过( )与指令地址字段给出的偏移量相加得到(单选) A、基址寄存器的值 B、变址寄存器的值 C、程序计数器的值 D、段寄存器的值 13、下列关于二地址指令的叙述中，正确的是( ) (单选) A、运算结果通常存放在其中一个地址码所指向的位置 B、地址码字段一定是操作数 C、地址码字段一定是存放操作数的寄存器编号
计算机组成原理课后复习资料白中英主编第五版立体化教材
计算机组成原理第五版习题答案计算机组成原理第五版习题答案 第一章 (1) 第二章 (3) 第三章 (14) 第四章 (19) 第五章 (21) 第六章 (27) 第七章 (31) 第八章 (34) 第九章 (36)
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计算机组成原理第五版习题答案第一章 1．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0 和 1 表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。 2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。 5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。6．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。 7．取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。 8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。 9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。 10．在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。 11．第一级是微程序设计级，这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令； 第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由程序解释机器指令系统；第三级是操作系统级，它由操作系统实现；第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性；第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。用一系列的级来组成计算机的接口对于掌握计算机是如何组成的提供了一种好的结构和体制，而且用这种分级的观点来设计计算机对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。
计算机组成原理重点整理
一.冯·诺依曼计算机的特点 1945年，数学家冯诺依曼研究EDVAC 机时提出了“存储程序”的概念1.计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。3.指令和数据均用二进制数表示。 4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。 5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。二.计算机硬件框图 1. 冯诺依曼计算机是以运算器为中心的 2. 现代计算机转化为以存储器为中心 各部件功能： 1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。 2.存储器用来存放数据和程序。 3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果 4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（鼠标键盘）。 5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式（打印机 显示屏）。计算机五大子系统在控制器的统一指挥下，有条不紊地自动工作。 由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，尤其在大规模集成电路制作工艺出现后，两大不见往往集成在同一芯片上，合起来统称为中央处理器（CPU ）。把输入设备与输出设备简称为I/O 设备。
现代计算机可认为由三大部分组成：CPU 、I/O 设备及主存储器。CPU 与主存储器合起来又可称为主机，I/O 设备又可称为外部设备。主存储器是存储器子系统中的一类，用来存放程序和数据，可以直接与CPU 交换信息。另一类称为辅助存储器，简称辅存，又称外村。算术逻辑单元简称算逻部件，用来完成算术逻辑运算。控制单元用来解实存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。ALU 和CU 是CPU 的核心部件。I/O 设备也受CU 控制，用 来完成相应的输入输出操作。 二、计算机硬件的主要技术指标 衡量一台计算机性能的优劣是根据多项技术指标综合确定的。其中，既包含硬件的各种性能指标，又包括软件的各种功能。1.机器字长 机器字长是指CPU 一次能处理数据的位数，通常与CPU 的寄存器位数有关。字长越长，数的表示范围越大，精度越高。机器的字长会影响机器的运算速度。倘若CPU 字长较短，又要运算位数较多的数据，那么需要经过两次或多次的运算才完成，势必影响运算速度。机器字长对硬件的造价也有较大的影响。它将直接影响加法器（ALU ）、数据总线以及存储字长的位数。所以机器字长的确定不能单从精度和数的表示范围来考虑。2.存储容量 存储器的容量应该包括主存容量和辅存容量。 主存容量是指主存中存放二进制代码的总位数。即存储容量=存储单元个数*存储字长。MAR 的位数反映了存储单元的个数，MDR 的位数反映了存储字长。例如，MAR 为16位，根据2^16=65536，表示此存储体内又65536个存储单元（即64K 个存储字，1K=1024=2^10）；而MDR 为32位，表示存储容量2^16*32=2^21=2M 位（1M=2^20）。 现代计算机中常以字节数来描述容量的大小，因一个字节已被定义为8位二进制代码，故用字节数便能反映主存容量。例如：上述存储容量位2M 位，也可用2^18字节表示，记作2^18B 或256KB 。 辅存容量通常用字节数来表示，例如，某机辅存（硬盘）容量为80G （1G=1024M=2^10*2^20=2^30）.3.运算速度 计算机的运算速度与许多因素有关，如机器的主频、执行什么样的操作、主存本身的速度等都有关。采用吉普森法，综合考虑每条指令的执行时间以及它们在全部操作中所占的 百分比，即 其中Tm 为机器运行速度；fi 为第i 种指令占全部操作的百分比数；ti 为第i 种指令的执行时间。
计算机组成原理重点
内部资料，转载请注明出处，谢谢合作。 说明CPU中的主要寄存器及其功能。 解： （1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4）缓冲寄存器（DR）：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 <2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差 别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为 操作数寄存器。 （5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。 （6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统 能及时了解机器运行状态和程序运行状态。 主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 1.解：主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。 存储容量：一个存储器中可以容纳的存储单元总数。 存取时间：又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作 所经历的时间。 存储周期：是指连续启动两次独立的存储操作（如连续两次读操作）所需间 隔的最小时间。 存储器带宽：在单位时间中主存传输数据的速率。 1.什么叫指令？什么叫微指令？二者有什么关系？ 指令，即指机器指令。每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。许多条微指令组成的序列构成了微程序，微程序则完成对指令的解释执行。 2.说明机器周期、时钟周期、指令周期之间的关系。 指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU 周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。 1.CPU响应中断应具备哪些条件？ 应具备： （1）在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的。 （2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请
计算机组成原理第四版课后题答案五,六章
第五章 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）； (2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是(程序计数器PC)； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。 2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期 流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。标出各微操作信 号序列。 解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：
3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图， 其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。 5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画出 时序产生器逻辑图。 解：节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1 = T3 =200ns ， T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。为了消除节拍脉冲上的毛刺，环 型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关 系，节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的逻辑表达式如下：
T1 = C1·， T2 = ， T3 = 6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指 令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。 解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：256×32位=1KB 7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。 下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，F为
计算机组成原理复习
一、选择题 1.下列数中最小的数是( B )。最大的是（C）。 A．(1010011)2 B．(42)8 C. (10101000)BCD D.(25)16 2.下列数中最大的数是（D） A.（101001）2 B. （52）8 C. （00111001）BCD D. （2C）16 2.下列数中最大的数是( B ) A. (101001)2 B.(56)8 C. (OOlllOO1)BCD D. (2D)16 3．两个补码数相加，只有在最高位/符号位相同时会有可能产生溢出，在最高位/符号位不同时( 一定不会产生溢出 )。 4. 两个补码数相减，只有在符号位不同时会有可能产生溢出，在符号位相同时( 一定不会产生溢出 ) 5．定点数补码加法具有两个特点：一是符号位( 与数值位一起参与运算 )；二是相加后最高位上的进位（要舍去）。 6. 定点运算器是用来进行 ( 定点运算 )。 7．为了便于检查加减运算是否发生溢出，定点运算器采用双符号位的数值表示，在寄存器和主存中是采用（单符号位）的数值表示。 8．长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为( 前者可表示的数的范围大但精度低，后者可表示的数的范围小但精度高 )。 9．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过( 补码运算的二进制加法器 )来实现。 在定点二进制运算器中，加法运算一般通过( 补码运算的二进制加法器 )来实现。 10.某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1位，尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正整 数为____，最小负整数为____。( +（231-1），-(231-1) ) 11.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正小数为____，最小负小数为____。( +(1—2—31)，一(1—2—31) ) 12.在定点运算器中，无论采用双符号位还是采用单符号位，都必须要有溢出判断电路，它一般用( 异或门 )来实现。 13.在定点运算器中，必须要有溢出判断电路，它一般用（异或门）来实现 9.加法器采用并行进位的目的是( 提高加法器的速度 )。 14．计算机硬件能直接识别和运行的只能是(机器语言 )程序。 15．汇编语言要经过(汇编程序)的翻译才能在计算机中执行。 16．运算器的主要功能是进行(逻辑运算和算术运算 )。 17．堆栈寻址的原则是( 后进先出 )。 18．组成组合逻辑控制器的主要部件有( PC、IR )。 19. 运算器由ALU完成运算后，除了运算结果外，下面所列（时钟信号）不是运算器给出的结果特征信息。20．微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是( 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 )。 21．程序计数器PC的位数取决于（存储器的容量），指令寄存器IR的位数取决于（指令字长）。22．RAM芯片串联的目的是（增加存储单元数量），并联的目的是（增加存储器字长）。 23.在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠( 不同的地址和指令代码 )来区分的。 19.输入输出指令的功能是( 进行CPU和I/O设备之间的数据传送 )。 24.在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠(不同的指令或不同的控制信号)来区分的。
计算机组成原理习题 第五章
第五章 一．填空题 1.控制器由于设计方法的不同可分为型、型和型控制器。 2.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 3.微程序控制的计算机中的控制存储器CM是用来存放的。 4.在微指令的字段编码法中，操作控制字段的分段并非是任意的，必须遵循的分段原则中包括：①把性的微命令分在同一段内；②一般每个小段要留出一个状态，表示。 5.微指令分为和微指令两类，微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器指令的速度比微指令快。 6.在CPU中，指令寄存器的作用是，其位数取决于；程序计数器的作用是，其位数取决于。 7.指令周期是，最基本的指令周期包括和。 8.根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为、、和。 9.在CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是，保存下一条指令地址的寄存器是，保存CPU访存地址的寄存器是。 10.中断判优可通过和实现，前者速度更快。 11.中断服务程序的入口地址可通过和寻找。 12.在硬件向量法中，可通过两种方式找到服务程序的入口地址，一种是，另一种是。 13.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做，它常常用若干个来表示，而后者又包含有若干个。 14.程序顺序执行时，后继指令的地址由形成，遇到转移指令和调用指令时，后继指令的地址从获得。 15.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 16.机器X和Y的主频分别是8MHz和12MHz，则X机的时钟周期为μs。
若X机的平均指令执行速度为0.4MIPS，则X机得平均指令周期为μs。若两个机器的机器周期内时钟周期数相等，则Y机得平均执行速度为MIPS。 17.一个主频为25MHz的CPU，平均每条指令包含2个机器周期，每个机器周期包含2个时钟周期，则计算机的平均速度是。如果每两个机器周期中有一个用于访存，而存储器速度较慢，需再插入2个时钟周期，此时指令周期为μs。 18.微指令格式可分为型和型两类，其中型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 19.在用微程序实现的控制器中，一条机器指令对应若干条，它又包含若干。微指令格式分成型和型两类，型微指令可同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比快。 20.实现机器指令的微程序一般存放在中，而用户程序存放在中，前者的速度比后者。若采用水平型微指令，则微指令长度一般比机器指令。 21.某计算机采用微程序控制，微指令字中操作控制字段共16位，若采用直接控制，则可以定义种微操作，此时一条微指令最多可同时启动个微操作。若采用编码控制，并要求一条微指令需同时启动4个微操作，则微指令字中的操作控制字段应分段，若每个字段的微命令数相同，这样的微指令格式最多可包含个微操作命令。 22.在微程序控制器中，一次能够定义并执行多个并行操作命令的微指令叫 做型微指令。若采用微操作码方式，一次只能执行一个操作命令的微指令（例如，控制信息从某个源部件到某个目标部件）叫做型微指令，后者实现一条机器指令的微程序要比前者编写的微程序。 23.在串行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作在时间上是进行的，所以微指令周期等于。在并行为程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作是进行的，所以微指令周期等于。 二．选择题
计算机组成原理复习要点
唐朔飞各章节知识点 第一章 1、冯诺依曼计算机的各个部分组成及功能 冯诺依曼型电脑的五大组成部分和各部分的功能如下： 运算器：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。 控制器：由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 运算器和控制器统称中央处理器，也叫做CPU。中央处理器是电脑的心脏。 存储器：存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。存储器分为内存和外存。内存：内存是电脑的记忆部件，用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。外存：外存就像笔记本一样，用来存放一些需要长期保存的程序或数据，断电后也不会丢失，容量比较大，但存取速度慢。 输入设备：输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。 输出设备（Output Device）是人与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。 2、名词CPU 、I/O、主机、主存、PC、机器字长、存储容量、存储字、存储字长、指令字长ACC IR MAR MDA 、MIPS 、CPI (答案在第一章和后续存储器，控制器章节 中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态
计算机组成原理第5章习题参考答案
第5章习题参考答案 1．请在括号填入适当答案。在CPU中： (1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（ IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（ AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（ DR ）和（通用寄存器）。 2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解： STO R1, (R2)的指令流程图及为操作信号序列如下：
STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。 解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：
PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 4．假设主脉冲源频率为10MHz ，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。 解：
5．如果在一个CPU 周期中要产生3个节拍脉冲；T l ＝200ns ，T 2=400ns ，T 3=200ns ，试画出时序产生器逻辑图。 解：取节拍脉冲T l 、T 2、T 3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所以取时钟源提供的时钟周期为200ns ，即，其频率为5MHz.；由于要输出3个节拍脉冲信号，而T 3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C 4外，还需要3个触发器——C l 、C 2、C 3；并令 211C C T *=；321C C T *=；313C C T =，由此可画出逻辑电路图如下：
计算机组成原理重点难点习题解答
计算机组成原理复习题 一.单项选择题 1.计算机中的主机包含( A )。 A.运算器、控制器、存储器 B.运算器、控制器、外存储器 C.控制器、内存储器、外存储器 D.运算器、内存储器、外存储器 2.二进制数10010010，相应的十进制数是（B）（128＋16＋2＝146） A.136 B.146 C.145 D.144 3.要使8位寄存器A中高4位变0，低4位不变，可使用（A）。逻辑乘 A. A∧0FH→A B.A∨0FH→A C. A∧F0H→A D. A∨F0H→A 4.在计算机内部用于汉字存储处理的代码是（B） A.汉字输入码 B.汉字内码 C.汉字字型码 D.汉字交换码 5.转移指令执行时,只要将转移地址送入( C.程序计数器)中即可 A.地址寄存器 B.指令寄存器 C.程序计数器 D.变址寄存器 6.设机器中存有代码10100011B，若视为移码，它所代表的十进制数为（ B.35）。 A.-23 B.35 C.53 D-113 7.将(-25.25)十进制数转换成浮点数规格化(用补码表示),其中阶符、阶码共4位，数符、尾数共8位，其结果 为（ B.0101，10011011 ） A．0011，10010100 B.0101，10011011 C.0011，1110 D.0101，1100101 8.（2000）10化成十六进制数是（ B.（7D0）16）。
A．（7CD）16 B.（7D0）16 C.（7E0）16 D.（7FO）16 9. 下列数中最大的数是（（10011001）2＝153 ）。 A．（10011001）2 B.（227）8C。（98）16 D.（152）10 10. （ D. 移码）表示法主要用于表示浮点数中的阶码。 A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码 11. 在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是（ D. ASCⅡ码）。 A. BCD码 B. 16进制 C. 格雷码 D. ASCⅡ码 12. 下列有关运算器的描述中，（D. 既做算术运算，又做逻辑运算）是正确的。 A.只做算术运算，不做逻辑运算 B. 只做加法 C.能暂时存放运算结果 D. 既做算术运算，又做逻辑运算 13.控制存储器存放的是(C.微程序)。 A.微程序和数据 B.机器指令和数据 C.微程序 D.机器指令 14. 在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为( B. 立即寻址)。 A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 15. 下面描述的RISC机器基本概念中正确的表达是( B. RISC机器一定是流水CPU)。 A. RISC机器不一定是流水CPU B. RISC机器一定是流水CPU C. RISC机器有复杂的指令系统 D. CPU配备很少的通用寄存器 16. 系统总线中地址线的功能是(D. 用于指定主存和I/O设备接口电路的地址)。 A. 用于选择主存单元地址 B. 用于选择进行信息传输的设备
白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(计算机系统概论 计算机的硬件)
1.3 计算机的硬件 一、硬件组成要素 1．举例说明 要了解数字计算机的主要组成和工作原理，可从打算盘说起。假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求计算这样一个题目。为了和下面讲到的内容做比较，不妨按以下方法把使用算盘进行解题的过程步骤事先用笔详细地记录在带横格的纸上。 （1）首先，将横格纸编上序号，每一行占一个序号，如l，2，3，…，n，如表1-2所示。 （2）其次，把计算式中给定的四个数a，b，c和z分别写到横格纸的第 9，10，11，12行上，每一行只写一个数。 （3）接着详细列出给定题目的解题步骤，而解题步骤也需要记在横格纸上，每一步也只写一行。第一步写到横格纸的第l行，第二步写到第2行，……依次类推。 （4）如表1-2所示，根据表中所列的解题步骤，从第l行开始，一步一步进行计算，最后可得出所要求的结果。
表1-2 解题步骤和数据记录在横格纸上 2．冯·诺依曼体系结构 计算机组成原理讨论的基础就是冯·诺依曼的计算机，其基本设计思想就是存储程序和程序控制，具有以下特点： （1）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。
（2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 （3）数据以二进制数码表示。 （4）指令由操作码和地址码组成。 （5）指令在存储器中按顺序存放，由指令计数器PC 指明要执行的指令所在单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件改变。 （6）机器以运算器为中心，I/O 设备与存储器间数据传送都通过运算器。 计算机硬件系统的基本构成如图1-9所示。 图1-9 冯·诺依曼型计算机 二、 运算器 算术运算和逻辑运算 ； 在计算机中参与运算的数是二进制的 ； 运算器的长度一般是8、16、32或64位。 运算器的结构示意图如图1-10所示。
计算机组成原理总复习重点
复习 第一章 1.计算机系统的组成 软件系统 硬件系统：五大部件；总线 冯·诺依曼思想 现代计算机的结构 2.总线：概念、特点、分类、结构 3.计算机系统的层次结构 4.软件与硬件的关系 5.计算机系统在速度、容量、价格方面的主要性能指标（MIPS，Mflops，CPI，CPU时间） 6.计算机系统的分类 重点： 计算机系统的组成的概念；各部件的作用；冯·诺依曼思想；计算机系统的层次结构的概念；软件与硬件逻辑上等效的概念。计算机系统主要性能指标的计算 出题形式： 填空、选择、判断、简答 第二章 1.数制及数制转换 2.带符号数的表示：原码、反码、补码、移码以及各种码制与真值之间的转换 3.定点数的表示格式和数据表示范围 浮点数的表示格式和数据表示范围、浮点数的规格化数、原码／补码的规格化规则 4.IEEE 754标准浮点数的表示格式（32位单精度）、与真值之间的转换规则 5.非数值符号的表示：字符的ASCII码、字符串的存放方法；汉字编码的关系、汉字字库的容量计算 6.十进制数串的表示：BCD码、压缩的十进制数串 7.奇偶校验码、海明校验码、循环校验码的编码方法和校验方法；海明校验码码长的计算公式、各种校验码的 检错和纠错能力；校验码的检错、纠错能力与码距的关系 重点： 原码、反码、补码、移码以及各种码制与真值之间的转换方法；浮点数的规格化数、最大、最小数的表示；IEEE 754标准浮点数的表示规则、表示格式、IEEE 754标准浮点数与真值之间的转换；奇偶校验码、海明校验码（检一纠一、检二纠一）、循环校验码的编码方法；校验码的检错、纠错能力与码距的关系、海明校验码码长的计算公式、循环校验码的编码方法和校验方法、生成多项式的特点及对生成多项式的要求。 出题形式： 填空、选择、判断、计算★ 第三章 1.定点补码加减运算规则、溢出判断方法、定点补码加减运算的逻辑电路、算术逻辑运算部件的工作原理 2.一位原码、补码的乘法运算规则以及乘法运算的硬件逻辑电路的结构和工作原理 3.一位原码/补码不恢复余数除法运算规则、布斯除法运算规则以及除法运算的硬件逻辑电路的结构和工作原理 4.阵列乘法器、阵列除法器的实现原理 5.浮点四则运算的方法和步骤 加减运算：求阶差、对阶、尾数加减、结果规格化、尾数的舍入规则