计算机组成原理总复习资料.docx
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计算机组成原理总复习资料
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第一章
1、主机：
CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
2、CPU：
中央处理器，使计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
3、ALU：
算术逻辑运算单元，执行各种算术运算和逻辑运算。
4、指令：
构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。
5、位：
计算机中的一个二进制数据代码（0或1），计算机中数据的最小表示单位。
6、字长：
一个数据字中包含的位数，一般为8位，16位，32位或64位等。
7、操作系统：
主要的系统软件，控制其它程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。
8、汇编程序：
将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
9、汇编语言：
采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言。
10、编译程序：
将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。
11、解释程序：
解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并执行源程序的语句。
12、接口：
部件之间的连接电路，如输入输出接口是主机与外围设备之间传输数据与控制信息的电路。
13、伪指令：
汇编语言程序通常还提供有关该程序装入内存中的位置的信息、表示程序段和数据段开始或结束的信息以及表示程序的开始和结束的信息等，还可以有条件汇编、文件包含、常熟定义等信息。
表示这些信息的汇编指令称为伪指令。
14、虚拟地址：
在虚拟存储器中，CPU根据指令生成的地址，又称为逻辑地址。
15、机器语言：
是一种用二进制代码标识的能够被计算机硬件直接识别和执行的语言。
16. 运算器：
计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。
17.外围设备：
计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。
18.数据：
编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。
19.指令：
是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。
20.透明：
在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
21.字：
数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。
22.字节：
衡量数据量以及存储容量的基本单位。
1字节等于8位二进制信息。
23.地址：
给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。
24.存储器：
计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。
25.总线：
计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线．地址总线和控制总线。
26.硬件：
由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
27.软件：
由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。
28.兼容：
计算机部件的通用性。
29.软件兼容：
一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。
30.程序：
完成某种功能的指令序列。
31.寄存器：
是运算器中若干个临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。
32.容量：
是衡量容纳信息能力的指标。
33.主存：
一般采用半导体存储器件实现，速度较高．成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。
34.辅存：
一般通过输入输出部件连接到主存储器的外围设备，成本低，存储时间长。
35.编译程序：
将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。
36.系统软件：
计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。
37.应用软件：
完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
38.指令流：
在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。
从存储器流向控制器。
39.数据流：
在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。
存在于运算器与存储器以及输入输出设备之间。
40.接口：
计算机主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。
计算机可以与多种不同的外围设备连接，因而需要有多种不同的输入输出接口。
41.第一代电子管时代（1946-1958）耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言
第二代晶体管时代（1958-1965）变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言
第三代中小规模集成电路时代（1965-1970）存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒
第四代大规模集成电路时代（1971至今）向大型机和微型机两个方向发展
现代计算机发展方向:
巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化，根据摩尔定律集成电路大体上每18个月翻一番，今后可再用10年。
42.巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I,银河II,银河III
小巨型机——功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速美国Convex公司的C系列机为其代表产品。
大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等。
小型机——它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用，典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级
工作站——用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。
典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。
微型机——个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉。
第二章：
1、原码：
带符号数据表示方法之一，一个符号位表示数据的正负，0代表正号，1代表符号，其余的代码表示数据的绝对值。
2、补码：
带符号数据表示方法之一，正数的补码与原码相同；负数的补码是将二进制位按位取反后自阿最低位加1
3、反码：
带符号数据表示方法之一，正数的反码与原码相同；负数的反码是将二进制位按位取反。
4、移码：
带符号数据表示方法之一，符号位用1表示正号，0代表负号，其余为与补码相同。
5、阶码：
在浮点数据编码中，表示小数点的位置的代码
6、尾数：
在浮点数据编码中，表示数据有效值的代码。
7、上溢：
指数据的绝对值太大，以致大于数据编码所能表示的数据范围。
8、下溢：
指数据的绝对值太小，以致小于数据编码所能表示的数据范围。
9、Booth算法：
一种带符号数乘法的方法，它采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积。
10、海明距离：
在信息编码中，两个合法代码对应位上编码不同的位数。
11、检错码：
能够发现某些错误或具有自动纠错能力的数据编码。
12、纠错码：
能够发现某些错误并具有自动纠错能力的数据编码。
13、海明码：
一种常见的纠错码，呢观念检测出2位错误，并能纠正1位错误。
14、循环码：
一种纠错码，其合法码字移动任意位后的结果仍然是一个合法码字。
15、桶形移位器：
一种移位电路，具有移2位、移4位和移8位等功能。
16、半加器：
半加器电路时只对两个输入数据位进行加法，输出一个结果位，不考虑数据的进位，也不产生进行输出的加法器电路。
17、阶码上溢：
在浮点数中，当数据的绝对值太大，以至于大于阶码所能表示的数据，称为阶码上溢。
18、机器零：
在浮点数据编码中，尾数部分为0时不论其阶码为何值，都看作是零值，称为机器零。
19、简叙奇偶校验码的构成规则：
（1）偶校验码的构成规则：
所有信息位和单个校验位的模2加等于0，即每个码字（包括校验位）中1的数目为偶数。
（2）奇校验位的构成规则：
所有信息位和单个校验位的模2加等于1，即每个码字（包括校验位）中1的数目为奇数。
20、浮点数乘除法运算的五个步骤是什么？
第1步、阶码的加减运算。
第2步、尾数的乘除法运算。
第3步、规格化。
第4步、对结果进行舍入。
第5步、检查结果是否溢出，即检查阶码是否溢出。
21.规格化数：
在浮点数据编码中，为使浮点数具有唯一的表示方式所作的规定，规定尾数部分用纯小数形式给出，而且尾数的绝对值应大于1/R，即小数点后的第一位不为零。
22.海明距离：
在信息编码中，两个合法代码对应位上编码不同的位数。
23.冯·诺依曼舍入法：
浮点数据的一种舍入方法，在截去多余位时，将剩下数据的最低位置1。
24.奇校验码：
让编码组代码中1的个数为奇数，违反此规律为校验错。
第三章
1、RAM：
随机访问存储器，能够快速方便地访问地址中的内容，访问的速度与存储位置无关。
包括：
SRAM静态随机访问存储器，DRAM动态随机访问存储器。
2、ROM：
只读存储器，一种只能读取数据不能写入数据的存储器。
3、PROM：
可编程的ROM，可以被用户编程一次。
4、EPROM：
可擦写可编程的ROM，可以被用户编程多次。
5、相联存储器：
一种按内容的存储器，每个存储单元有匹配电路，可用于cache中查找数据。
6、多体交叉存储器：
由多个相互独立、容量相同的存储器构成的存储器。
每个存储器独立工作，读写操作重叠进行。
7、直接映像：
cache的一种地址映像方式，一个主存块只能映像到cache 中的唯一对一个指定块。
8、组相联映像：
cache的一种地址映像方式，将存储器空间分成若干组，各组之间是直接映像，而组内各块之间则是全相联映像。
9、全写法：
cache命中时的一种更新策略，写操作时将数据既写入cache又写入主存。
10、写回法：
cache命中时的一种更新策略，写cache时不写主存，而当cache数据被替代出去时才写回主存。
11、按写分配：
cache不命中时的一种更新策略，写操作时把对应的数据块从主存调入cache。
12、简叙静态存储器的读操作：
（1）外部电路驱动芯片的地址线，将需要读取的数据的二进制地址送到存储器芯片。
（2）将WE*控制信号置高电平，将CS*信号和OE*信号置低电平。
（3）存储器芯片开始读操作，然后驱动数据输出咸，将存储的数据输出。
13、cache：
cache是一个高速小容量的临时存储器，可以用高速的静态存储器芯片实现或集成到CPU芯片内部，存储CPU最经常访问的指令或操作数据。
14、数据寄存器：
是存放操作数运算和运算的重点结果，以减少访问存储器的次数，或者存放从存储器读取的数据以及写入存储的数据的寄存器。
15、从结构上提高存储器的带宽的措施有哪些？
他们的特点是什么？
措施：
增加存储器的数据宽度和采用多提交叉存储技术。
16、在计算机中常用的寻址方式有哪几种？
（1）立即数寻址
（2）寄存器寻址（3）直接寻址（4）寄存器间接寻址（5）基址变址寻址。
17、全相联映像：
cache的一种地址映像方式，每个主存块可映像到任何cache块。
17、物理地址：
实际的主存储器的地址称为“真实地址”。
18、只读存储器：
是一种只能读取数据不能写入数据的存储器。
他勇于存储计算机中的一些固定的信息。
19.固件：
固化在硬件中的固定不变的常用软件。
20、cache的常用替换算法：
随机法、先进先出法、近期最少使用法等。
随机法：
使随机地确定替换存储单元。
先进先出法：
替换最早调入的存储单元，cache中的块就像一个队列一样，先进入的县调出。
近期最少使用法：
能比较好的利用访存局部性原理，替换出近期用得最少的存储块。
21、快闪存储器：
快擦存储器，它是在EPROM和EEPROM 的制造技术基础萨化工发展起来的一种新型的电可擦非挥发性存储器元件。
22、cache命中率：
访问主存的数据或代码存在于cache中的情形为cache命中，cache命中的统计概率为cache的命中率。
23、段式虚拟存储器的优点是用户地址空间分离，段表占用存储空间数量少，管理简单。
段式虚拟存储器的缺点是真个段落必须一起调入或调出，这样使得段长不能大于内存容量。
24、一般而言，需要在一条机器指令中包含以下的信息
（1）操作的类型
（2）操作数的存书位置 （3）操作结果的存储位置
25、一条转移指令的操作过程是：
（1）取指令，将程序计数器PC 的内容作为地址访问指令存储器，并将PC的内容加上指令的字节数，访问到的内容传送到指令寄存器IR。
（2）指令译码。
对指令寄存器中的操作码进行译码，识别指令操作类型。
（3）更新指令地址，计算吓一跳指令的地址，并将计算结果送入PC。
26.DRAM：
动态随机访问存储器，利用电容电荷存储信息。
27.逻辑地址：
程序员编程所用的地址以及CPU通过指令访问主存时所产生的地址。
28.随机存取方式：
可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关。
29.SRAM：
静态随机访问存储器，采用双稳态电路存储信息。
30.EDODRAM：
增强数据输出动态随机访问存储，采用快速页面访问模式并增加了一个数据锁存器以提高数据传输速率。
31.EEPROM：
电可擦写可编程的ROM，能够用电子的方法擦除其中的内容。
32.SDRAM：
同步型动态随机访问存储器，在系统时钟控制下进行数据的读写。
33.相联存储器：
一种按内容访问的存储器，每个存储单元有匹配电路，可用于是cache中查找数据。
34.访存局部性：
CPU的一种存取特性，对存储空间的90%的访问局限于存储空间的10%的区域中，而另外10%的访问则分布在90%的区域中。
35.全相联映象：
cache的一种地址映象方式，一个主存块可映象到任何cache块。
36.不按写分配：
cache不命中时的一种更新策略，写操作时该地址的数据块不从主存调入cache。
一般写回法采用按写分配法，写直达法则采用不按写分配法。
37.虚拟存储器：
为了扩大容量，把辅存当作主存使用，所需要的程序和数据由辅助的软件和硬件自动地调入主存，对用户来说，好像机器有一个容量很大的内存，这个扩大了的存储空间称为虚拟存储器。
38．层次化存储体系：
把各种不同存储容量、不同访问速度、不同成本的存储器件按层次构成多层的存储器，并通过软硬件的管理将其组成统一的整体，使所存储的程序和数据按层次分布在各种存储器件中。
39．访问时间：
从启动访问存储器操作到操作完成的时间。
40．访问周期时间：
从一次访问存储的操作到操作完成后可启动下一次操作的时间。
41．带宽：
存储器在连续访问时的数据吞吐率。
42．段式管理：
一种虚拟存储器的管理方式，把虚拟存储空间分成段，段的长度可以任意设定，并可以放大或缩小。
43．页式管理：
一种虚拟存储器的管理方式，把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定容量的页，需要时装入内存，各页可装入主存中不同的实际页面位置。
44．段页式管理：
一种虚拟存储器的管理方式，将存储空间逻辑模块分成段，每段又分成若干页。
45．逻辑地址：
程序员编程所用的地址以及CPU通过指令访问主存时所产生的地址。
第四章
1、助记符：
汇编语言中采用的比较容易记忆的文字符号，表示指令中的操作码和操作数。
2、寻址方式：
对指令的地址码进行编码，以得到操作数在存储器中地址的方式。
3、RISC：
精简指令系统计算机。
4、CISC：
复杂指令系统计算机。
5、相对转移：
一种形成转移目标地址的方式，转移指令的目标指令地址是由PC寄存器的值加上一个偏移量形成的。
6、绝对转移：
一种形成转移目标地址的方式，转移指令的目标指令地址是有效地址直接指定，与PC寄存器的内容有关。
7、条件转移：
一种转移指令类型，根据计算机中的状态决定是否转移。
8、无条件转移：
一种转移指令类型，不管状态如何,一律进行转移操作。
9、指令格式：
计算机指令编码的格式。
10、指令字长度：
一个指令中所包含的代码的位数。
11、相对寻址方式：
操作数的寻址是程序计数器PC的值加上一个偏移量，因为访问的数据位置时相对于指令的位置。
因此称为相对寻址方式。
12、在计算机中常用的寻址方式有哪几种？
（1）立即数寻址
（2）寄存器寻址（3）直接寻址（4）寄存器间接寻址（5）基址变址寻址。
13、指令系统：
计算机中各种指令的集合称为指令系统，或指令集。
14、简叙RISC技术的主要特征。
（1）简化的指令系统
（2）以寄存器——寄存器方式工作。
（3）指令一流水方式工作。
（4）使用较多的通用寄存器一减少访存。
（5）委提高直立茎能够执行速度，绝大部分采用组合电路控制器实现，不用或少用微程序实现。
（6）通过精心选择的指令系统，并采用软件手段，特别是优化变异技术，力求能高效的支持高级语言实现，生成优化的机器指令代码。
15、计算机的CPU具有哪些方面的基本功能？
（1）指令控制，控制指令的执行顺序，对程序运行的控制。
（2）操作控制，对指令的各个操作步骤，及指令内操作补助的控制。
（3）数据运算，对数据进行算术和逻辑运算，以实现按计算机指令所规定的功能。
（4）异常处理和中断处理，对CPUneibu出现的意外情况进行处理，如处理运算中的溢出等错误情况以及处理外部设备的服务请求等。
16、常见指令的类型包括：
（1）数据传送指令
（2）算术运算指令（3）逻辑运算指令（4）程序流控制指令 （5）输入输出操作指令（6）堆栈操作指令（7）字符串处理指令（8）系统指令
17、地址码：
指令中指定操作数地址的字段。
操作码：
指令中指定操作类型的字段。
18、MIPS处理器的主要特征是：
（1）指令格式简单。
只有三种指令格式，美中指令格式中的数据寻址方式是固定的。
（2）采用流水执行方式提高指令执行速度。
（3）使用32个通用寄存器。
（4）采用“比较与转移”指令，从而使比较和转移这两个动作在以太哦一条指令内便可完成，并不需要设置条件码。
19.堆栈：
是一中存储部件，即数据的写入和读出不需要提供地址，而是根据写入的顺序决定读出的顺序：
先存入的数据后读出，后写入的数据先读出。
20. 立即寻址方式：
操作数直接在指令中给出。
21.计算机指令：
计算机硬件能识别并能直接执行操作的命令，描述一个基本操作。
22.指令编码：
将指令分成操作码和操作数地址码的几个字段来编码。
23.立即数：
在指令中直接给出的操作数。
24.大数端：
当一个数据元素的位数超过一个字节或者一个字的宽度，需存储在相邻的多个字节的存储位置时，将数据的最低字节存储在最大地址位置的存储方式。
25．小数端：
当一个数据元素的位数超过一个字节或者一个字的宽度，需存储在相邻的多个字节的存储位置时，将数据的最低字节存储在最小地址位置的存储方式。
26．操作数寻址方式：
指令中地址码的内容及编码方式。
27．系统指令：
改变计算机系统的工作状态的指令。
28．特权指令：
改变执行特权的指令，用于操作系统对系统资源的控制。
29．自陷指令：
特殊的处理程序，又叫中断指令。
30．寻址方式：
对指令的地址码进行编码，以得到操作数在存储器中的地址的方式。
31.数据的寻址方式：
（1）隐含寻址：
在指令中不指出操作数地址，根据指令的操作码可判定操作数的存储位置，即操作数的
地址隐含在操作码中。
例：
POP出栈
（2）立即数寻址：
操作数直接在指令中给出。
例：
ADD#3累加器加3
（3）寄存器寻址：
指令的操作码是一个寄存器号，操作数在这个寄存器中。
例：
ADDR1，R2，R3。
R2中的内容和R3中的内容相加后，结果送R1。
（4）直接寻址：
操作数直接在指令中给出。
例：
ADDR1，1000存储单元1000中的内容和R1中的内容
相加后，结果送R1。
（5）寄存器间接寻址：
操作数的地址在寄存器中，其寄存器号在指令中给出。
例：
ADDR1，（R2）R2中放的是一个操作数的地址。
（6）存储器间接寻址：
操作数的地址在主存储器中，其存储器地址在指令中给出。
例：
ADDR1，（1000）存储单元1000中放的是一个操作数的地址。
（7）相对寻址：
操作数的地址是程序计数器PC的值加上偏移量形成的，这个偏移量在指令中给出。
是一种特殊的变址寻址方式，偏移量用补码表示，可正可负。
相对寻址可用较短的地址码访问内存。
ADD例：
R1，100（PC）PC的内容加上100是操作数的地址。
（8）基址寻址：
是由基址寄存器提供基准地址、指令提供偏移量；此寻址方式面向系统，对由逻辑地址空间到物理地址空间的变换提供支持，用以解决程序在存储器中再定位和扩大寻址空间等问题。
（9）变址寻址：
是由指令提供基准地址、变址寄存器提供偏移量；此寻址方式面向用户，常用于访问字符串、向量数据结构和循环程序设计。
32.转子指令行过程：
①将下一条指令的地址（PC的值）存放在一个临时存储位置，以便于子程序返回时取出这个地址，继续执行下一条指令；②将子程序的起始地址装入PC中，这样取指令时将读取子程序中的指令。
子程序的最后一条指令一般是一条返回指令，它将存放在临时存储位置的指令地址取出，放回PC，这样程序就返回原程序了。
第五章：
1、指令周期：
从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间。
2、机器周期：
指令执行中每一步操作所需要的时间。
时钟周期：
计算机的主频周期
一个指令周期一般需要几个机器周期完成，一个机器周期需要几个时钟周期。
3、硬连线逻辑：
一种控制器逻辑，用一个时序电路产生时间控制信号，采用组合逻辑电路实现各种控制功能。
4、微程序：
存储在控制存储器中的完成指令功能的程序，由微指令组成，
5、微指令：
控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分。
操作控制部分包含一个机器周期中每个位操作所需要的全部控制信号的编码，用来发出管理和指挥全机工作的控制信号。
即控制字。
顺序控制部分用来决定产生下一条微指令的微地址。
6、微地址：
微指令在控制存储器中的存储地址。
7、水平型微指令：
一次呢观念地一并执行多个并行操作控制信号的微指令。
8、垂直型微指令：
一种微指令类型，设置微操作码字段，采用微操作码编码法，由微操
作码规定微指令的功能。
9、控制存储器：
CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器称为控制存储器。
10、微程序控制器主要由哪几部分构成？
各部分的功用是什么？
答：
微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器、微地址寄存器和地址转移逻辑等构成。
（1）控制存储器：
存放实现全部指令系统的所有微程序。
（2）微指令寄存器：
存放由控制存储器中独处的意条为指令信息。
（3）微地址寄存器：
存放将要访问的下一条微指令的微地址。
（4）地址转移逻辑部分：
能够测试执行中的状态信息，修改为地址寄存器中的内容，以便按修改后的内容去读下一条微指令。
11、在专用通路计算机中，一条运算指令的执行需要哪四个阶段？
他们都执行什么动作？
（1）取指令，将程序计数器PC的内容作为地址访问指令存储器。
然后将PC内容加上指令的字节数，访问到的内容传送到指令寄存器IR中。
（2）指令译码及读取操作，对指令寄存器中的操作进行姨妈识别指令类型，并根据指令地址码从寄存器或数据存储器中读取操作数，将操作数送ALU的输入端。
（3）执行，控制其向ALU发送操作命令，ALU 对A端和B端的数据执行指令制定的运算操作。
（4）写回，将运算结果写回到结果寄存器，累加器，存储器。
12、中央处理器的基本功能：
计算机的中央处理器（CPU）具有以下4个方面的基本功能：
（1）指令控制，即对程序运行的控制；
（2）操作控制，即对指令内操作步骤的控制；
（3）数据运算，即对数据进行算术运算和逻辑运算，这是CPU的最基本功能；
（4）异常处理和中断处理，如处理运算中的溢出等错误情况以及处理外部设备的服务请求等。
此外，CPU还具有存储管理、总线管理、电源管理等扩展功能。
13、产生后继微指令微地址可有三种方式：
（
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