计算机组成原理复习提纲

《计算机组成原理》复习提纲

题型:

一、选择题10小题20分

二、填空题6小题15分

三、设计题2小题30分

四、计算题3小题35分（B卷2小题）

第一章系统概述

1. 计算机系统由哪几部分组成? 计算机硬件由哪5部分组成?

答：计算机系统由硬件和软件组成。

计算机硬件由运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备组成。

2. 计算机语言如何分类? 各有什么特点?

答：计算机语言分为机器语言、汇编语言、高级语言。

特点：

机器语言，是最低级的语言，由二进制码组成，最早期的程序员通过在纸带上打点来写程序；

汇编语言，用助记符和地址符代替了二进制码，更易于编写；

高级语言，相对于汇编语言又上升了一步，更接近于自然语言，如C语言、Pascal、Java、C#等都是高级语言。

第二章运算方法和运算器

1. 运算器的组成和主要功能是什么? 其能做何种类型的运算(算术\逻辑\加减法)?

答：运算器的组成运算器由算术/逻辑运算单元、数据缓冲寄存器、通用寄存器、多路转换器、数据总线组成。

主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算。

其能做算术、逻辑运算。

2. 二进制中0和1的算术运算和逻辑运算有何区别?

答：在算术运算上代表一个数值，跟十进制的0和1相同；

在逻辑运算上可以代表“真”与“假”、“是”与“否”、“有”与“无”。

3. 二进制、八进制、十进制、十六进制之间的相互转换方法（参看作业）。

4．机器数、原码、补码、移码之间的转换方法（参看作业）

5．利用单符号法、双符号法（变形补码）进行数值加减运算的过程，并判断结果是否溢出的方法（参看作业）。6．加法器的内部接线，及其输入与输出之间的关系真值表

输入输出

Ai Bi Ci Si Ci+1

0 0 0 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 1 0 0 1

1 1 1 1 1

加法器的内部接线真值表

第三章内部存储器

1. 存储器是用来存放什么东西的?

答：用来存放二进制代码。（程序和数据）

2. 静态存储器和动态存储器读取信息的快慢、容量大小不同决定了其用途有何不同?

答：静态存储器读取信息比动态存储器快，但存储量较小，常用来作cache；

动态存储器存储容量大，但读取信息速度比静态存储器慢，常用作计算机的主存储器。

3. 多级存储器的组成结构有几级结构? 哪种类型的存储器CPU可以直接访问？

答：三级，包括高速缓冲存储器（cache）、主存储器、外存储器。

内存储器（cache和主存储器）CPU可以直接访问。

4. Cache是由什么类型的存储器组成的? SRAM和DRAM各有什么特点和用途。

答：由高速小容量半导体存储器组成。

SRAM（静态随机存储器）优点，速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。缺点，集成度低，掉电不能保存数据，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。SRAM主要用于二级高速缓存（Level2 Cache)

DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失（关机就会丢失数据）。常用于系统内存。

5. 在CPU内部和CPU与主存之间设置高速缓存器flash的目的有什么不同?

答：前者是提高CPU的运行速度。

后者是为了解决CPU和主存之间的速度匹配问题。

6. 由若干存储芯片组成大容量的存储器体时，需要对其进行扩展，其扩展的方法有哪几种? 请说明其扩展的原理,并画出其扩展后的结构图（参看作业）.

答：扩展方法有 字长位数扩展（位扩展） 字存储容量扩展（字扩展）●字位同时扩展。

第四章指令系统

1. 指令系统的格式类型和操作数寻址方式有哪些？

（1）八位微型计算机指令格式：单指令格式双字长指令三字长指令

（2）MIPS R4000指令格式

（3）ARM指令格式

（4）Pentium指令格式

寻址方式：顺序寻址跳跃式寻址

2. 不同的操作数寻址方式,其执行的速度快慢有何不同?

11种寻址方式分为两大类；

1，非存储器操作寻址方式，包括立即数寻址和寄存器寻址，这类寻址方式不需要访问存储器，故执行速度快

2 访问存储器操作寻址方式。。。。

第五章中央处理器

1. 流水线技术采用了哪几种并行技术?

答：指令流水线、算术流水线、处理机流水线。

2. 流水线技术中存在三种相关冲突，这三种相关是指什么？

答：资源相关、数据相关、控制相关。

第六章总线系统

1. 计算机系统中有哪几种类型的总线? 如何划分?

按内容分：地址总线、数据总线、信号控制总线

2. 总线的仲裁方式有哪些?各有什么特点

答：集中式仲裁与分布式仲裁。

集中式特点：采用专门的总线控制器或仲裁器分配总线时间，总线协议简单有效，总体系统性能较低。

分布式特点：总线控制逻辑分散在连接与总线的各个模块或设备中，协议复杂成本高，系统性能较高。

3. 集中式仲裁与分布式仲裁方式有什么不同? 有哪几种方式？

答：集中式总线仲裁的控制逻辑基本集中在一处，需要中央仲裁器，分为链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式；

分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。

第八章输入输出系统

1. 程序运行的局部性原理主要体现在哪些方面?

时间局部性、空间局部性

2. 程序中断方式的原理，及其DMA方式、通道方式之间的区别？

程序中断方式的原理：当主机启动外设后，无需等待查询，而是继续执行原来的程序，外设在做好输入输出准备时，向主机发出中断请求，主机接到请求后就暂时中止原来执行的程序，转去执行中断服务程序对外部请求进行处理，在中断处理完毕后返回原来的程序继续执行。

DMA方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据不经过CPU，而直接在内存和外围设备之间进行，以高速传送数据。

通道方式：CPU将部分权力下放给通道，通道是一个具有特殊功能的处理器，它可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送。

3．虚拟存储器的概念。

虚拟存储器(Virtual Memory)：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理贮存容量大得多，可寻址的“主存储器”。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。