计算机组成原理复习要点及答案Word文档格式.doc
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直接寻址:
在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址ID。
在指令执行阶段对主存只访问一次。
计算机系统:
由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件:
指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件:
计算机运行所需的程序及相关资料。
主机:
是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU:
中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;
(早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE)。
主存:
计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;
由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元:
可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件:
存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取。
存储字:
一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长:
一个存储单元所存二进制代码的位数。
机器字长:
指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长:
一条指令的二进制代码位数。
CentralProcessingUnit,中央处理机(器),是计算机硬件的核心部件,主要由运算器和控制器组成。
PC:
ProgramCounter,程序计数器,其功能是存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下一条指令地址。
IR:
InstructionRegister,指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指令。
CU:
ControlUnit,控制单元(部件),为控制器的核心部件,其功能是产生微操作命令序列。
ALU:
ArithmeticLogicUnit,算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件,其功能是进行算术、逻辑运算。
ACC:
Accumulator,累加器,是运算器中既能存放运算前的操作数,又能存放运算结果的寄存器。
MQ:
Multiplier-QuotientRegister,乘商寄存器,乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
X:
此字母没有专指的缩写含义,可以用作任一部件名,在此表示操作数寄存器,即运算器中工作寄存器之一,用来存放操作数;
MAR:
MemoryAddressRegister,存储器地址寄存器,在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。
MDR:
MemoryDataRegister,存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。
I/O:
Input/Outputequipment,输入/输出设备,为输入设备和输出设备的总称,用于计算机内部和外界信息的转换与传送。
MIPS:
MillionInstructionPerSecond,每秒执行百万条指令数,为计算机运算速度指标的一种计量单位。
2、机器指令的执行过程,CPU工作周期的划分。
机器指令的执行过程:
取指令→分析指令→执行指令。
CPU工作周期划分为:
取指周期(取指令)、间址周期(取地址)、执行周期(取操作数)、中断周期(存程序断点)。
3、同步通信、异步通信的基本概念,工作特征,及应用场合。
同步通信:
通信双方由统一时标控制数据传送。
时标通常由CPU的总线控制部件发出,也可以由各部分的各自的时序发生器发出,但必须由总线控制部件发出的时钟信号对它们进行同步。
优点是规定明确、统一,模块间的配合简单一致。
缺点是主、从模块时间配合属于强制性“同步”,必须在限定时间类完成规定的要求。
同步通信一般用于总线长度较短、各部件存取时间比较一致的场合。
在同步通信的总线系统中,总线传输周期越短,数据线的位数越多,直接影响总线的数据传输率。
异步通信:
通信双方由不同时标控制数据传送。
没有公共的时间标准,采用应答方式(不互锁、半互锁、全互锁三种类型)。
异步串行通信的数据传送率用波特率来衡量。
波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数,单位用bps(位/秒)表示,记做波特。
异步通信一般应用于并行传送或串行传送。
4、微程序控制器、硬连接控制器的基本概念及应用场合。
微程序控制器:
采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。
所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的,而是由微指令译码产生。
一条机器指令往往分成几步执行,将每一步操作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中,若干条微指令组成一段微程序,对应一条机器指令。
硬连接控制器:
硬连线控制器,是由基本逻辑电路组成的,对指令中的操作码进行译码,并产生相应的时序控制信号的部件,又称组合逻辑控制器。
硬连线控制器由指令部件、地址部件、时序部件、操作控制部件和中断控制部件等组成。
5、I/O编址的基本概念,编址方式,以及它们的特点和要求。
I/O编址:
存储器是由一个个存储单元构成的,为了对存储器进行有效的管理,就需要对各个存储单元编上号,即给每个单元赋予一个地址码,这叫编址。
经编址后,存储器在逻辑上便形成一个线性地址空间。
编址方式:
1)统一编址:
将I/O地址看作是存储器地址的一部分。
占用了存储空间,减少了主存容量,但无需专用的I/O指令。
2)不统一编址:
I/O地址和存储器地址是分开的,所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令。
不占用主存空间,故不影响主存容量,但需要I/O专用指令。
6、指令周期、机器周期、时钟周期的划分及相互关系。
指令周期:
取指周期{PC→MAR→地址线;
1→R;
M(MAR)→MDR;
MDR→IR;
OP(IR)→CU;
(PC)+1→PC}
间址周期{Ad(IR)→MAR;
MDR→Ad(IR)}
执行周期{
1、非访存指令:
清除累加指令CLA(0→ACC)
累加器取反指令COM(→ACC)
算数右移一位指令SHR(L(ACC)→R(ACC),
ACC0→ACC0)
循环左移一位指令CSL(L(ACC)→R(ACC) ACC0→ACC0)
停机指令STP(0→G)
2、访存指令:
(1)加法指令ADD X:
Ad(IR)→MAR;
1→R;
M(MAR)→MDR;
(ACC)+(MDR)→MDR;
另外:
ADD AXBX:
在该指令执行阶段无需访存,只需完成(AX)+(BX)→AX的操作;
(2)存数指令STAX:
Ad(IR)→MAR;
1→W;
ACC→MDR;
MDR→M(MAR);
(3)取数指令LDAX;
Ad(IR)→MAR;
1→R;
M(MAR)→MDR;
MDR→ACC;
3、转移类指令:
(1)无条件转移指令JMPX:
Ad(IR)→PC;
(2)条件转移指令BANX;
指令地址(累加器结果A0=1)为负:
程序按原顺序执行;
累加器结果不为负(A0=0):
A0*Ad(IR)+A0*(PC)→PC
}
确定机器周期时,通常需要分析机器指令的执行步骤及每一步所需的时间,以最复杂指令功能所需的时间为基准。
访存一次存储器的时间即为机器周期。
在一个机器周期里可以完成若干个微操作,每个微操作度需要一定的时间,可用时钟信号来控制产生每一个微操作命令。
机器周期、时钟周期和节拍的关系:
指令周期、机器周期、节拍和时钟周期的关系:
7、总线的基本概念,工作特点,对部件分时共享使用的要求。
总线上信息的传送有并行和串行两种。
总线分为片内总线、系统总线(地址总线、数据总线、控制总线)和通信总线三种。
分时和共享是总线的两个基本特性。
总线特点:
机械特性(尺寸、形状、管脚数 及 排列顺序)
电气特性(传输方向和有效的电平范围)
功能特性(每根传输线的功能)
时间特性(信号的时序关系)
共享:
多个部件连接在同一组总线上,各部件间相互交换的信息可以通过这组总线传送。
分时:
同一时刻只能在一对部件之间传送信息,系统中多个部件不能同时传送信息。
8、存储器的基本概念,主要性能指标及相关概念。
存储器分类:
按存储介质分类(半导体(易失)、磁表面、磁芯、光盘存储器)
按存取方式分类:
存取时间和物理地址无关(随机访问):
随机存储器、只读存储器。
存取时间和物理地址有关(串行访问):
顺序存取、直接存储器。
按计算机中的作用分类:
主存(RAM,ROM)、闪存、高速缓冲存储器(Cache)、辅助存储器(磁盘,磁带、光盘)
地址线是单向输入的,其位数与芯片容量有关。
数据线是双向的,其位数与芯片可读出或写入的数据位有关。
数据线的位数与芯片容量也有关。
存储器主要性能指标:
9、计算机存储系统分层结构的概念、特征和优点。
存储器存储系统层次结构:
缓存-主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题,从而提高访存速度。
由于缓存的容量小,因此需要不断的将主存的内容调入缓存,使缓存中原来的信息被替换掉。
主存-辅存层次主要解决系统的容量问题。
他们之间的数据调动是由硬件和操作系统共同完成的。
10、刷新的基本概念、要求、实质、基本方法。
动态RAM要考电容存储电荷的原理来存储信息。
电容上的电荷一般只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,信息也会自动消失。
为此,必须在2ms内对其所有存储单元回复一次原状态,这个过程称为再生或刷新。
刷新的过程实质上是先将原信息读出,再有刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程
刷新是一行行进行的,必须在刷新周期内,有专用的刷新电路来完成对基本单元电
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