计算机组成 复习资料

第二章运算方法和运算器

1.简单型汉字为16*16点阵，提高型汉字为24*24点阵、32*32点阵、甚至更高16*16点阵，每个汉字要占用32个字节。国标两级汉字要占用256k字节

2.双精度浮点数：64位浮点数基数R=2 S符号数占1位E阶码占8位

0 M尾数占52位

在运算过程中如出现大于字长绝对值的现象，称为“溢出”

溢出的检测方法：

（1）采用双符号位法，称为“变形补码”。任何正数，两个符号位都是“0”，任何负数，两个符号位都是“1”。两数相加后，其结果的符号位出现“01”或“10”两种组合时，表示发生溢出。

（2）采用单符号位法。当最高有效位产生进位而符号位无进位时，产生正溢；当最高有效位无进位而符号位有进位时，产生负溢。

4.一位全加器的表达式：S i = A i○+B i○+C i C i+1 =AiBi+BiCi+CiAi=AiBi+(Ai○+ Bi)Ci

二进制数字Ai、Bi和进位输入Ci相加，产生一个和输出Si，以及一个进位输出

C i+1

5.浮点加减法的操作步骤大体分为4步：

第一步，0操作数检查；第二步，比较阶码大小并完成对阶；第三步，尾数进行加或减运算；

第四步，结果规格化并进行舍入处理。

浮点数乘除运算大体分4步：

第一步，0操作数检查，如果被除数x为0则商为0，如果除数y为0，则商为∞；第二步，阶码加/减操作；第三步，尾数乘/除操作；第四步，结果规格化并进行舍入处理。

6.舍入方法有：就近舍入、朝0舍入、朝+∞舍入、朝—∞舍入（详见P55）

7.规格化：在浮点运算中，尾数求和结果的绝对值大于1，向左破坏了规格化，此时尾数运算结果右移以实现规格化表示，称为向右规格化，即尾数右移1位，阶码加1。当尾数不是1.M时须向左规格化。（P54）

8.截断处理：无条件地丢掉正常尾数最低位之后的全部数值。

9.CRC码，《计算机网络》P69 原码移位乘法：P36 例20

串行进位和并行进位的表示还没找到。

第三章内部存储器

1.什么是程序局部性原理？

答：程序的局部性原理是指程序总是趋向于使用最近使用过的数据和指令，也就是说程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对地簇集；这种簇集包括指令和数据两部分。

程序局部性包括程序的时间局部性和程序的空间局部性。

1. 程序的时间局部性: 是指程序即将用到的信息可能就是目前正在使用的信息。

2. 程序的空间局部性: 是指程序即将用到的信息可能与目前正在使用的信息在空间上相邻或者临近。

程序的局部性原理是计算机体系结构设计的基础之一。

2.用32K*8位的E2PROM芯片组成128K*16位的只读存储器，试问：（或可见书上P73）

（1）数据寄存器多少位？答：系统16位数据，所以数据寄存器16位

（2）地址寄存器多少位？答：系统地址128K＝217，所以地址寄存器17位（3）共需多少个E2PROM芯片？答：共需要8片

（4）组成框图如下

3.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τ＝50ns。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=64位×4=256位

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)τ=200ns+3*50ns=350ns=3.5×10-7s

顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：

W2=q/t2=256÷(8×10-7)=32×107b/s=320Mb/s

W1=q/t1=256÷(35×10-7)=73×107b/s=730Mb/s

4.什么是cache命中率和未命中？

答：命中率指CPU向CACHE读取数据所命中的机率，通常我们使用某个数据必须寻找该数据然而通过CACHE读取可以提高程序执行效率免取了寻找数据的麻烦，未命中就是所要的数据不在cache中。

在一个程序执行期间，设Nc表示cache完成存取的总次数，Nm表示主存完成存取的总次数，h定义为命中率，有h=Nc/(Nc+Nm)。

5.主存与cache的地址映射有哪些？

答：全相联映射方式、直接映射方式、组相联映射方式。

6.页面淘汰算法（具体看操作系统书：P125~126）

1.最佳算法：选择距下次被引用时间间隔最大的页面来淘汰。

2.先进先出算法：首先选择在内存中驻留时间最长的一页进行淘汰。

3.最近最久未使用算法：把到目前为止最长时间没有被使用的页淘汰。

4.时钟算法：寻找一个从上次检查以来没有被访问过的页面

7.替换策略P98

(1)最不经常使用(LFU)算法：将一段时间内被访问次数最少的那行数据换出。

(2)近期最少使用(LRU)算法：将近期内长久未被访问过的行换出。

(3)随机替换：从特定的行位置中随机的选取一行换出即可。

8. 总线握手是分时占用总线实现数据通信的一种方法。

第四章指令系统

1.指令格式：操作码字段OP+地址码字段A（书上的）

操作码+与操作数有关的的信息（老师说的）

2. 指令字长度的操作码必须要8位，159个功能。

变长指令字：指令格式是可变（操作码可变长）的：有8、16、32、64位等。3.什么是堆栈（名词解释）？

答：堆栈是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。要点：堆：顺序随意栈：后进先出(Last-In/First-Out)

老师说的：堆栈是内存开辟的一个区域，只有一个进出口（先进后出，后进先出），只有push、pop命令。

5.什么是精简指令系统（RISC）？

答：是一种执行较少类型计算机指令的微处理器。

(1)选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少；

(2)指令长度固定，指令格式种类少；

(3)只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。

6.数据的寻址方式(计算题：P118)

第五章中央处理机

1.什么是指令周期、什么是CPU周期，两者一样吗？

答：指令周期是取出一条指令并执行这条指令的时间。指令周期常常用若干个CPU周期来表示，CPU周期也称机器周期。一条指令的取出阶段（通常称之为取指）需要一个CPU周期时间。而一个CPU周期时间又包含有若干个时钟周期。任何一条指令，它的指令周期至少需要两个CPU周期。所以两者是不一样的。

2.什么是控制存储器？