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1、计算机组成原理与系统结构复习提纲复习资料目录第一章概论. 2复习题及参考答案. 2第二章计算机硬件基础（基本不考）. 2第三章信息编码与数据表示. 2知识点. 2复习题及参考答案. 3第四章运算方法和运算器. 3知识点. 3复习题及参考答案. 4第五章存储体系. 5知识点. 5复习题及参考答案. 6第六章指令系统. 8知识点. 8复习题及参考答案. 8第七章控制器. 9知识点. 9复习题及参考答案. 10第八章输入输出接口. 12知识点. 12复习题及参考答案. 13第九章总线. 13知识点. 13复习题及参考答案. 14第十章流水线. 16知识点. 16复习题及参考答案. 161第一章概论复

2、习题及参考答案1冯诺依曼计算机的特点(1)计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成 (2)指令和数据用二进制代码表示，指令由操作码和地址码组成 (3)程序存储，指令在存储器内按顺序存放(4)机器以运算器为中心。2.计算机硬件的主要技术指标：机器字长、存储容量、运算速度等3.计算机的软件系统分类：系统软件、应用软件计算机的5级软件层次：微程序级、机器指令级、操作系统级、系统软件级、应用软件级4.解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。主机是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；

3、CPU中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；存储字长存储器一次存取操作的最大位数；存储容量存储器中可存二进制代码的总量；机器字长CPU能同时处理的数据位数；等于处理器内部寄存器位数指令字长一条指令包含的二进制代码位数；第二章计算机硬件基础（基本不考）逻辑电平与半导体开关器件特性（三极管饱和状态输出低电平，三极管截止状态输出高电平），TTL门和MOS门电路性能差异（速度、功耗），特殊的TTL门（OC门和三态门），计算机常用的组合逻辑电路有哪些？时序逻辑电路有哪些？串行加法器与并行加法器进位方法区别，速度快慢？第三章信息编码与数据表示知识点1、原码、反码、补码和移码的求法，已知

4、x补，求-x补2、IEEE754标准的单精度浮点数：S(符号1位)+E(带阶符的阶码8位)+M(23位小数)，符号位s：正数1负数0；8位带阶符的阶码E=指数移码-1=e+127；M隐藏整数1.。23（不考）、常用的三种校验码：奇偶校验码、海明码、CRC循环冗余校验码。三种校验码原理、检错和纠错能力。奇偶校验码添加1个奇偶校验位，奇数次错误可检测到，无纠错功能；海明码分组插入校验位，为多重奇偶校验码，有检错和纠错能力，能检错2位，纠错1位；CRC循环冗余校验码在信息位后添上若干冗余位，在发送和接收端用约定多项式进行编码和译码，能检错2位，纠错1位。应用题：给定十进制数，求IEEE754标准的单

5、精度浮点数（32位）。复习题及参考答案1.“0”的原码有2种，反码2种，补码1种，移码1种2.已知x补=1,1100-x补=0,0011+1=0,0100 x移=0,11003.真值(11.375)10，求其32位浮点机器数(1)(11.375)101011.011(1.011011)23(2)包括隐藏位1的尾数M： 1.M1.011011M=01101123位尾数M=01101100000000000000000数的符号S=0指数e=(3)10的8位移码=10000011指数的8位阶码E=指数的移码1=100000111=10000010(3)真值11.375的32位浮点机器数为：尾数符号S

6、8位阶码E23位尾数M(不含1.)S+E+M=01000001001101100000000000000000第四章运算方法和运算器知识点1、X+Y补=X补+Y补，X-Y补=X补+-Y补，双符号判断溢出的方法2、算术左移和算术右移，已知X补，求2X补，（1/2）X补3、定点乘法器种类（一位原码、一位补码校正、一位补码Booth）应用题：补码Booth算法4、补码定点除法，应用题：补码不恢复余数除法5、标识寄存器五个标志位ZF、CF、OF、SF、PF的意义3复习题及参考答案1. 用补码计算X+Y和X-Y，并用双符号法判断有无溢出。2.设X=0.1001，Y=-0.0101，求:X补,2X补,X/

7、2补,Y补,2Y补,Y/2补3.两数为X=13,Y=-10用booth算法计算xy。4.X=+0.1011，Y=-0.1101,用补码不恢复余数算法计算XYX补=00.1011Y补=11.0011 -Y补=00.11014得XY补=Q补=1.0011Q=Q补补=-0.11015.(1)标识寄存器五个标志位ZF、CF、OF、SF、PF的意义？(2)两条指令MOVAL，80H；ADDAL,80H的功能是80H+80HAL，试写出运算结果及其标志位。解：(1)80H+80H=00H运算结果（AL）=00H。(2)ZF为0标志位，CF进位/借位标志位，OF溢出标志位，SF符号标志位，PF奇偶标志位。Z

8、F=1,CF=1,OF=1,SF=0,PF=1。第五章存储体系知识点1、存储器的主要性能指标：容量、速度、性价比，半导体存储器两种类型：随机读写存储器RAM和只读存储器ROM。2、随机读写存储器RAM类型：静态随机读写存储器SRAM和动态随机读写存储器DRAM；只读存储器ROM类型：MROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH。3、DRAM的几种刷新方式。4、主存位扩展、字扩展和字位扩展的方法。存储器地址位、数据位与容量的关系。存储系统层次结构：CPUCache主存辅存。应用题：存储器的字、位扩展方法。5、三种高速存储器特点（双端口、多体交叉、相联）；6、高速缓存Cache的原理，

9、主存地址与Cache的三种地址映射方式（直接、全相联、组相联映射）；Cache的多层次设计（单级与两级，指令Cache与数据Cache）；Cache的三种替换算法（随机替换、先进先出、最近最少使用）；虚拟地址空间（逻辑地址空间）和实地址空间（物理地址空间）概念。5应用题：主存地址与Cache的直接映像题。复习题及参考答案1. 存储系统层次结构：CPUCache主存辅存。三种高速存储器双端口、多体交叉、相联Cache的多层次设计：单级与两级，指令Cache与数据Cache；Cache的三种替换算法随机替换、先进先出、最近最少使用、Cache的两种写策略写贯穿、写回；地址空间：虚拟地址空间（逻辑地

10、址空间）和实地址空间（物理地址空间）。2. ROM有ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FlashMemory等种类。RAM类型：SRAM和DRAM，其中DRAM需要刷新电路，常用的刷新方法有集中式、分散式、异步式三种。3. 一个8K8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256256形式，存取周期为0.1s。试问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？解：设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms，刷新一行时间=存取周期为0.1s异步刷新：死区时间0.1us，则异步刷新的刷新间隔=2ms/256行=0.0078125ms=7.8125s，即每7.8125s刷新一行。集中刷

11、新时，死区时间为256*0.1us=25.6us。分散刷新，刷新间隔0.2us，死区时间为0.1us，读写周期0.2us。4. 若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽=1/200ns32位=160M位/秒=20MB/S=5M字/秒5. 某机字长为32位，其存储容量是64KB，按字节编址它的寻址范围是64KB，按字编址它的寻址范围是=（64K8）位/32=16K字。6. 一个容量为16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和为14+32=46根；当选用下列不同规格的存储芯片：1K4位，2K8位，4K4位，16K1位，4K8位，8K8位时，各需要128片，32片，32

12、片，32片，16片，8片。7. 设有若干片256K8位的SRAM芯片，构成2048K32位的存储器问：(1)由256K8位SRAM芯片，构成2048K32位存储器，需要多少片?(2)256K8位存储器需要多少位字节地址？(3)2048K32位的存储器需要多少位字节地址？(4)画出该存储器与CPU连接的结构图，设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、控制信号MREQ#和R/W#。(5)写出图中第2片的地址范围（用十六进制数表示）解：（1）(2048/256)*(32/8)=32,需要32片SRAM芯片（2）256=28,1k=210,256k=218,需要18位字节地址（3）2048K*32=2

13、11*210*4*8=223*8,需要23位字节地址（4）6（5）2048K32位存储器有2048K个32位存储单元，2048K32位存储器由8个256K*32模块组成，每个模块由4片256K*8 的SRAM芯片组成。图中第2片为第2模块的第2片SRAM，要选中第2模块，3-8线译码器输入应A22-A20=010，第2模块地址（A22-A2）范围为：01000 000000000000000001011 1111111111111111，即第2模块的第2片地址范围为080000H0BFFFFH，故第2片地址空间218，即为256K。8. 设一个Cache中有8个块,访问主存进行读操作的块地址序

14、列为22、26、22、26、16、4、16、18，直接映像方式，求每次访问后Cache中的内容。解：直接映象下Cache访问情况7第六章指令系统知识点1、指令格式：机器指令由操作码字段和地址码字段组成2、寻址方式：指令寻址（顺序寻址与跳转寻址），数据寻址（立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、基址寻址）3、指令类型：指令分为数据传送、算术逻辑运算类、移位操作类、转移类、堆栈操作类、输入输出类等4、CISC指令系统特点：指令条数多，寻址方式多、指令格式多；CPU采用微程序控制实现指令的执行，指令周期长；指令丰富，便于程序员编程，程序精简。5、RISC指令系统特点：减

15、少指令数量、简化寻址方式、规范指令格式；指令周期短，采用超标量及超级流水线技术，增加指令并行度；CPU以硬布线控制逻辑为主，不用或少用微程序控制；指令种类少，编写程序长。应用题：已知存储器各地址及内容，具体指令寻址方式和地址码，求操作数（题）复习题及参考答案1. 设计指令系统要求：完备性、有效性、规整性、兼容性2. 为取出操作数，立即数寻址访存0次，寄存器寻址访存0次，直接寻址访存1次，间接寻址访存2次，寄存器间接寻址访存1次。3. 若指令ADD04H,R0功能为（R0）+(04H)（R0），寄存器R0值加上地址04H的内存单元内容，然后又将加法“和”赋值给寄存器R0;请问此指令访存几次？答：

16、2次（含取指令1次）若指令ADD04H,R0功能为（R0）+(04H)(04H)，请问此指令访存几次？答：3次（含取指令1次）4. 基址寻址和变址寻址有效地址分别为EA=A+（BR）和EA=A+（IX）。BR为基址寄存器，IX为变址寄存器，A为偏移地址。基址寻址时，BR不变，A可变；变址寻址时，A不变，IX可变。5. 设某机寄存器字长16位，用16进制表示，已知：变址寄存器内容为0004H，PC的内容为0003H，内存中部分单元内容如下：地址：内容 地址：内容0002H：000AH 0007H：000AH0003H：0002H 0008H：0002H0004H：0007H 0009H：0003

17、H0005H：0004H 000AH：0009H0006H：0005H 000BH：0008H指令为双字长指令，格式如下：8若当前指令分别为下列寻址方式时，试求出操作数填入下表。6. 设某计算机其字长十六位，分析下面指令格式的特点。解：（1）双字长二地址指令，用于访问存储器（2）操作码字段OP为6位，可以指定26=64种操作（3）一个操作数在源寄存器（共24=16个），另一个操作数在存储器中，所以是寄存器存储器型指令（RS型指令）7. 简述CISC和RISC指令系统的特点。CISC指令系统特点：指令条数多，寻址方式多、指令格式多；CPU采用微程序控制实现指令的执行，指令周期长；指令丰富，便于程

18、序员编程，程序精简。RISC指令系统特点：减少指令数量、简化寻址方式、规范指令格式；指令周期短，采用超标量及超级流水线技术，增加指令并行度；CPU以硬布线控制逻辑为主，不用或少用微程序控制；指令种类少，编写程序长。第七章控制器知识点1、系统结构和数据通路的设计2、指令的执行过程3、时钟信号、节拍电位、节拍信号、CPU周期（机器周期）、指令周期等时序概念及相互关系。指令周期与机器周期的关系，机器周期与时钟周期的关系。4、简单CPU的结构图与状态图（教材273页，图7.9指令的执行过程；教材281页图7.18）5、硬布线控制器和微程序控制器的工作原理微程序设计思想就是每条机器指令的功能都用一段相应

19、的微程序来实现，在微程序设计中充分运用了软件的程序设计技术，使得微程序流程中也有微程序分支、微程序循环、微子9程序等。6、微指令三种编译法7、微程序控制器与硬布线控制器的比较8、微程序控制方式下模型机的设计实例（了解）复习题及参考答案1. 中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。解：CPU中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，如R0，R1。专用寄存器是专门用来完成某一特殊功能的寄存器，如：程序计数器PC、指令寄存器IR、存储器地址寄存器MAR、存储器数据寄存器MDR、状态标志寄存器PSWR等。2. 微指令的编译法有直接控