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计算规那么:
最高位表示符号位;
其余有效值局部以2#的绝对值表示。
如:
〔+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
假设定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数,那么:
X原=X当1>
X≥0
X原=1-X=1+|x|当0≥X>
-1
假设定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数,那么:
X原=X当2n>
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:
0的原码有二种表示方式:
整数:
〔+00000〕原=00000,〔-00000〕原=10000
符号位不是数值的一局部,不能直接参与运算,需单独处理。
约定数据位数的目的是约定数据的表示范围,即:
小数:
-1<
X<
1
-2n<
2n
〔2〕反码:
正数的反码与原码同;
负数的反码是原码除最高位〔符号位〕外,各位求反。
正数:
〔+0.1011〕原=〔+0.1011〕反=0.1011;
反码的数学定义
假设定点小数反码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数,那么:
X反=X当1>
X反=〔2-2-n〕+X当0≥X>
假设定点整数反码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数,那么:
X反=X当2n>
X反=〔2n-1〕+X当0≥X>
-2n
〔3〕补码:
正数的补码与原码同;
负数的补码是反码的最低加1。
正数:
(+0.1011)原=(+0.1011)反=(+0.1011)补=0.1011;
负数:
数学定义
〔X〕补=M+X〔MODM〕
其中:
M表示模,即容器的最大容量。
假设定点小数补码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数,那么M=2;
假设定点整数补码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数,那么M=2n+1
2、为什么计算机中数值类型的数据以补码表示
补码的符号位是数值的一局部,可以参与运算。
0的补码表示具有唯一性。
补码的表示范围比原码、反码大。
3、常见寻址方式的特点
〔1〕寻址方式:
获得指令或操作数的方式。
〔2〕指令寻址:
由程序计数提供即将要执行的指令的地址。
〔3〕操作数寻址:
与具体的寻址方式有关。
操作数寻址方式应说明是源操作数还是目标操作数的寻址方式。
4、采用多种寻址方式的目的〔缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程灵活性〕
缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程的灵活性。
5、如何减少指令中地址数的方法
采用隐地址〔隐含约定〕可以简化指令地址结构,即减少指令中的显地址数。
6、外设的编址方式〔在任何一种方式每个外设都有一个独立的地址〕
〔1〕I/O与主存统一编址,即I/O是看作是主存的延伸。
〔2〕I/O与主存单独编址:
I/O编址到设备级,即一个I/O只有一个地址。
I/O编址到存放级,即一个I/O有多个地址。
7、指令系统优化的趋势〔CISC、RISC〕
〔1〕CISC(复杂指令系统计算机)
从编程角度出发,希望指令系统中包含的指令尽可能多,每条指令中的操作信息尽可能多。
该类指令系统一般包含300-500指令。
为提高机器效率,采用了向量化、超标量、超长指令字等技术。
〔2〕指令系统的开展趋势
早期:
面向用户编程,采用CISC技术
现代:
面向系统、向高级语言靠近,采用RISC技术
〔3〕实际上CISC和RISC均是当前的开展(优化)趋势
第三章存储器
1、存储器的按工作原理和存取方式的分类
〔1〕物理原理分类:
A、磁芯B、半导体存储器C、磁外表存储器D、光盘存储器E、其它存储器
〔2〕存取方式的划分:
A、随机存取存储器〔RAM〕B、只读存储器〔ROM〕C、顺序存取存储器〔SAM〕D直接存取存储器〔DAM〕
2、存储器的三级层次结构及各层次的功能
〔1〕主存:
根本要求:
随机访问、工作速度快、具有一定容量;
功能:
存放当前执行的指令和数据。
〔2〕外存:
容量大、本钱低、一定的速度
长期保存数据;
作为主存的外援存储器。
外存也可采用多级存储结构。
〔3〕cache:
速度足够快、一定容量
CPU与主存的缓冲,匹配主存与CPU的速度。
内容:
是当前主存中最活泼数据的副本。
内容形成的依据:
程序局部性原理:
时间和空间局部性。
3、静态与动态存储器间的区别、动态存储器为什么还需要刷新及刷新有分类
〔1〕根据信息表示方式分为:
动态存储器(DRAM):
以电容中的电荷表示信息,需动态刷新;
静态存储器(SRAM):
以双稳态信息。
〔2〕需动态刷新:
因为动态存储器是依靠电容上的存储电荷暂存信息,而电容上存储的电荷会逐渐减变弱所以需要刷新。
〔3〕刷新的分类:
A、集中刷新B、分散刷新C、异步刷新。
4、校验码:
奇偶、循环校验码〔CRC〕计算
(1)奇/偶校验:
奇/偶校验:
使校验码中“1〞的个数和为奇/偶数,主要用于主存校验。
例:
有效信息:
01101011,那么
奇校验码:
011010110
偶校验码:
011010111
〔2〕循环校验码
A、编码原理:
现假设有:
有效信息:
M;
除数G〔生成多项式〕
有:
M/G=Q+R/G
此时,可选择R作为校验位,那么MR即为校验码。
B、校验原理:
〔M-R〕/G=Q+0/G
说明:
以接收到的校验码除以约定的除数,假设余数为0,那么可认为接收到的数据是正确的。
例:
有效信息1101,生成多项式样1011,求循环校验码
解:
有效信息1101(k=4),即M(x)=x3+x2+x0
生成多项式1011(r+1=4,即r=3),即G(x)=x3+x1+x0
M(x)·
x3=x6+x5+x3,即1101000〔对1101左移三位〕
x3/G(x)=1101000/1011=1111+001/1011
即1010的CRC是:
1101001
循环校验码的来源
余数与出错序号间处理存在对应模式,该模式只与只与码制和生成多项式有关,与具体的码字无关。
生成多项式满足的条件:
任一位发生错误都应使余数不为0;
不同的位发生的错误余数应不同。
用的生成多项式:
CCITT:
G(x)=x16+x15+x2+1
IEEE:
G(x)=x16+x12+x5+1
5、存储器的扩展
(1)位扩展:
2K×
4芯片组成2K×
8
特点:
(1)片选信号连接在一起,二个芯片分别提供上下位的数据;
(2)芯片的地址线直接与AB按位连接。
(2)字扩展
4芯片组成4K×
4
AB高位地址通过译码形成芯片的片选信号;
AB低位地址通过译码连接芯片的低位地址;
(3)综合扩展
4K×
4芯片组成16K×
6、数据传输率的计算
R=
(单位bps)
7、提高存储性能〔速度、容量〕的措施
A、双端口存储器,B、并行主存系统C、高速缓存D、虚拟存储E、相联存储技术等。
8、高速缓存的功能及替换算法
〔1〕高速缓存的功能:
提供的是cpu与内存的一个缓存。
〔2〕替换算法:
1先进先出算法(FIFO)2近期最少使用算法(LRU)
p命中率=
9、Cache与内存在直接映像方式中怎样将内存地址转换为Cache地址
A、直接映像B、全相联映像C、组相联映像。
10、虚拟存储器的分类
A、页式虚存储器B、段式虚拟存储器C、段页式虚拟存储器。
第四章CPU
1、为什么会产生溢出、及溢出的解决方法、正负溢出的概念
〔1〕产生溢出的原因:
需表示的数据或运算结果超出了正常表示范围
〔2〕溢出的解决方法:
多符号位;
〔3〕正溢出:
两个正数相加而绝对值超出允许的表示范围;
〔4〕负溢出:
两个负数相加而绝对值超出允许的表示范围。
2、补码加减法的依据
X补+Y补=(X+Y)补和X补-Y补=X补+(-Y)补。
3、串行和并行加法的原理
串行加法原理如下:
C1=G1+P1C0;
其中C0=0
C2=G2+P2C1
·
·
Cn=Gn+PnCn-1
∑i=Ai⊕Bi⊕Ci-1
并行加法原理如下:
C1=G1+P1C0
C2=G2+P2C1=G2+P2G1+P2P1C0
C3=G3+P3C2=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0
C4=G4+P4C3
=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0
而∑i=Ai⊕Bi⊕Ci-1.
4、一位原码乘法的计算及运算特点
(1)数学原理:
两个原码数相乘,其乘积的符号为相乘两数符号的异或值,数值等于两数绝对值之积。
假设[X]原=X0.X1X2..Xn,
[Y]原=Y0.Y1Y2..Yn,那么有:
[X·
Y]原=(X0⊕Y0).[(X1X2..Xn)·
(Y1Y2..Yn)]
(2)算法:
假设X=0.X1X2..Xn,Y=0.Y1Y2..Yn,即均为正纯小数
X·
Y=X·
0.Y1Y2..Yn
=X·
〔2-1Y1+2-2Y2+...+2-n+1Yn-1+2-nYn〕
〔2-nYn+2-n+1Yn-1+...+2-2Y2+2-1Y1〕
=(..((0+YnX)2-1+Yn-1X)2-1)+...)+Y2X)2-1)+Y1X)2--1)
根据上述计算过程,可得算法如下:
A0=0
A1=〔A0+YnX)2-1
A2=〔A1+Yn-1X)2-1
...
An-1=〔An-2+Y2X)2-1
An=〔An-1+Y1X)2-1
积X·
Y=An
(3)运算特点
符号位和绝对值分别独立运算。
5、主机与外设间的连接方式
〔1〕辐射型〔2〕总线型〔3〕通道型
6、数据传送方式
(1)以打印机为例说明中断方式数据的传输过程
(2)DMA方式的特点及应用
DMA方式的特点:
传送速率快,操作简单;
应用:
高速外部设备与主存储器之间的简单批量数据传送。
中断的响应过程、区别中断处理与中断效劳
7、中断的响应过程、区别中断处理与中断效劳
(1)中断的响应过程
①置位中断优先级有效触发器,即关闭同级和低级
中断:
②调用入口地址,断点入栈,
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