搜索
（2014.12.15）计算机组成原理A期末复习答疑（文本）宁晨：同学们好！欢迎大家参加本次教学活动！学期即将结束，大家即将进入复习阶段，本课程学习过程中有什么不清楚的地方，请及时提问。期末复习指导一为了帮助大家对本课程内容进行全面复习，这里给大家一些重点难点要求。一、数据表示和运算方法（一）考核要求1．掌握数制及数制转换的基本概念，熟练运用各种进制数间的转换规则进行手工转换运算；2．掌握原码、反码和补码的基本概念和定义，并能熟练完成定点数的原码、反码和补码之间的转换；3．理解浮点数在计算机内的表示方法，能够说明阶码和尾数的位数与数值范围和数值精度的关系；4．理解检错纠错编码的用途，能够区分几种常见的校验码，能够说明奇偶校验码的实现方法，能够说明海明码及循环码实现检错和纠错的基本原理；5．掌握运用定点数的补码加减法运算规则进行基本的运算和溢出检查的方法；6．了解定点数的原码一位乘、除法的可行算法。（二）例题1．把正确的答案或选择写进括号内（二进制需要小数点后保留8位）。（0.71）10＝（0．01110001）BCD＝（0.10110101）2＝（0.B5）16（1AB）16＝（000110101011）2＝（427）102．某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的最大正小数为，最小负小数为。3．长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为。两者可表示的数的范围和精度相同前者可表示的数的范围大但精度低后者可表示的数的范围大且精度高前者可表示的数的范围大且精度高4．已知X＝0.1101，Y＝－0.0111。求[X]原、[Y]原、[X]补、[Y]补、[X+Y]补。解题思路：正数的原码=反码=补码负数的补码为原码求反、末位加1[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补+[-Y]补5．已知X＝0．1101，Y＝－0.0111。求[X]原、[Y]原、[X]补、[Y]补、[X+Y]补。答案：[X]原=01101[Y]原=10111[X]补=01101[Y]补=11001[X+Y]补=00110请大家按照上述考核要求复习，并按例题的思路和题型多做练习期末复习指导二二、运算器部件（一）考核要求1．掌握定点运算器中ALU的功能；2．了解定点运算器中ALU的线路和实现原理；3．掌握定点运算器的功能与组成，了解运算器在整机系统中的地位；4．理解MIPS计算机的运算器实例的组成特点；5．了解浮点运算器的功能与组成。（二）例题举例说明运算器中的ALU通常可以提供的至少5种运算功能，运算器中使用多累加器的好处是什么？答：ALU通常应提供加、减、与、或、异或等多种算术及逻辑运算功能；运算器中使用多累加器有利于减少运算器执行运算过程中访问内存储器的次数，即可以把一些中间结果暂存在累加器中，有利于提高计算机的运行效率。第二章考核要求偏重概念的理解，题型主要是选择判断和简答，大家对照要求复习期末复习指导三三、指令系统和汇编语言程序设计（一）考核要求1．理解指令的功能、构成格式、操作码和操作数地址两个字段的内容和组织方式；2．了解指令分类的方案和分类结果；3．理解并记忆指令中的形式地址和物理地址的概念；4．理解并叙述几种常用的寻址方式的用法及其编码表示；5．理解3个级别的计算机语言之间的关键区别和各自的应用场合。（二）例题1．说明寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址和堆栈寻址，从形式地址到得到操作数的寻址处理过程。答：（1）寄存器寻址，形式地址为寄存器名（或编号），寄存器中的内容为操作数；（2）寄存器间接寻址，形式地址为寄存器名（或编号），寄存器中的内容为操作数的地址，再读一次内存得到操作数；（3）变址寻址，形式地址为变址寄存器名（或编号）和变址偏移值，把变址寄存器中的内容与变址偏移值相加得到操作数的地址，再读一次内存得到操作数；（4）堆栈寻址，通常形式地址为将写入堆栈的、或接收堆栈读出内容的寄存器名（或编号），指令中不直接给出内存地址，而是选用默认的堆栈指针寄存器中的内容为内存地址，读写堆栈总伴有修改堆栈指针的操作。2．确定一台计算机的指令系统并评价其优劣，通常应从哪几个方面考虑？答：主要从以下四个方面进行考虑：（1）指令系统的完备性，常用指令齐全，编程方便；（2）指令系统的高效性，程序占内存空间少，运行速度快；（3）指令系统的规整性，指令和数据使用规则统一简单，易学易记；（4）指令系统的兼容性，同一系列的低档计算机的程序能在新的高档机上直接运行。2．判断题：变址寻址方式中，操作数的有效地址等于变址寄存器内容加上变址偏移量。（√）这部分重点考核指令系统，多看多做题吧期末复习指导四四、控制器部件（一）考核要求1．理解并记忆计算机控制器的功能与基本组成，体会控制器在计算机整机中的地位；2．理解并记忆硬连线控制器部件的实际组成及其各子部件的功能；3．了解MIPS32计算机系统及其控制器部件的运行原理；4．了解控制器部件的设计过程和基础技术；5．理解并记忆微程序控制器的一般组成和基本运行原理；6．理解并叙述微指令中的下地地址字段、微命令字段的内容及其控制功能；7．了解微程序控制器与硬连线控制器在组成与性能方面的异同之处；8．理解并记忆指令流水线的概念，关键技术指标；9．了解指令流水线的实现思路，3类相关问题及其解决方案；10．了解指令级并行技术的概念。（二）例题1．说明计算机的组合逻辑控制器和微程序控制器在组成和运行原理两个方面的同异之处，比较它们的优缺点？答：共同点是：（1）基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；（2）组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR，都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。不同点是：处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号，其优点是运行速度快，缺点是设计与实现复杂，但随着大规模现场可编程集成电路的出现，该缺点已得到很大缓解；微程序的控制器是通过微指令地址的衔接，区分指令执行步骤，应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的，其缺点是运行速度要慢一些，优点是设计与实现简单些，宜用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计。2．一台MIPS计算机的多周期CPU系统由哪几部分组成？各部分功能是什么？答：由运算器、存储器、控制器3部分组成。（1）运算器：寄存器组REGs（存数）、算逻运算单元ALU（运算）（2）存储器：主存储体（保存程序和数据）、数据寄存器DR（存读出数）（3）控制器：①程序计数器PC（保存指令地址）②指令寄存器IR（保存指令内容）③节拍发生器（产生指令执行步骤信号）④控制信号产生电路（提供控制各部件的全部控制信号）3．什么是指令流水线？答：流水线技术：处理机内部的时间并行性技术。是提高计算机硬件性能的重要技术和有效措施，在成本增加不多的情况下很明显地提高了计算机的性能。指令流水线：流水线的每个阶段完成一条指令的一部分功能，不同阶段并行完成流水线中不同指令的不同功能。说实话，我认为这部分最难了，当然也是最有意思的一章，我相信这一章很多同学很难深入去理解，你若真搞懂了，你一定能在你的岗位上站住脚了期末复习指导五五、存储器系统（一）考核要求1．了解存储器的分类及各类存储器的特点；2．理解并记忆存储器系统的分层结构及原则；3．掌握主存储器的组成、技术指标和运行原理；4．掌握并描述Cache的功能及工作原理；5．理解Cache的3种地址映像方式；6．了解虚拟存储器的基本概念与实现方法。（二）例题说明多级结构的存储器系统是建立在什么原理之上的？解释什么是多级结构存储器系统中的一致性原则和包含性原则？答：建立在程序运行的局部性原理之上的。局部性原理：在一小段时间内运行的程序，只使用少量的指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中在存储器的一小片存储区域中。一致性原则：保存在不同级的存储器中同一个数据必须有相同的值包含性原则：保存在内层存储器（靠近CPU）中的数据一定也被保存在外层存储器中，即保存在内层存储器中的数据只是已保存在外层存储器中更多数据中的一小部分的复制品。本部分考核主要围绕三层结构展开，重点考核几种存储器的作用、特点、原理，比较概念化，理解了再去记忆吧期末复习指导六六、输入/输出设备与输入/输出系统（一）考核要求1．理解接口的含义、信息交换的过程、具有的功能和类型；2．了解接口电路的两种端口编址方式的特点；3．理解并区别几种标准接口的不同特点；4．理解并区别几种输入/输出方式的不同特点；5．理解与中断和DMA相关的一些重要的基本概念；6．理解并能解释中断全过程中涉及到的一些重要名词和结论；7．掌握DMA控制器的功能、组成、数据传送方法和过程；8．理解与总线相关的一些重要的基本概念；9．掌握总线仲裁和数据传送控制等基本的工作原理。（二）例题1．简述输入输出端口的统一编址方式和独立编址方式的含义。答：统一编址方式是将主存地址空间分出一部分地址用于对I/O端口进行编址，也就是I/O端口使用了原本属于主存地址对其进行编址。此方式无需设置专门的输入输出指令，只要用一般的访问主存的指令就可以访问I/O端口。独立编址方式则是将I/O端口单独进行编址，使I/O端口和存储空间的地址空间互相独立。采用这种编址方式，CPU访问I/O端口时必须使用专用的I/O指令。2．什么情况下CPU可以响应中断？简要说明一次中断处理过程。答：当有中断请求时，若此时系统允许中断，CPU正在处理的程序的优先级比正在请求的中断优先级低，又到了一条指令执行结束时刻，则CPU将可以响应中断。这部分是本课程考核内容的最后一章，内容有点多，现在已经把输入输出设备不要求考试了，光是输入输出系统就包含了计算机中几大部件之外所有的部分，概念多，工程性很强，还是应该多看多做练习吧。关于本课程的期末考核方式和题型本课程无论是面授班还是网络课程试点班，均按指定时间、指定地点，参加纸质试卷的闭卷考试，考试时间为90分钟。具体题型分值是：试卷总分100分，题型、分值分配比例：（1）选择题：共36分。本题含12小题，每小题3分。（2）判断题：共15分。本题含5小题，每小题3分。（3）计算题：共20分。本题含2小题，每小题10分。（4）简答题：共29分。本题含4小题，每小题6～8分。请同学们认真复习好课程的各部分内容，查询本学期的考试时间及具体安排，确保取得好成绩！李云菲：求学习计算机组成原理有哪些方法？吴新兵：我的方法是：挤出时间多看教材，多做课后练习。李为平：多听听MOC课程宁晨：说的都很好！学历课程么，没办法，总会有些要求掌握理解和了解的内容，对简单的就是死记硬背，但过后会忘光。因为大家都存在工作生活时间不够用的问题，我们这门课要求的东西、教材都已经非常少了，大家都该带着问题去学，带着问题去读。其实工作生活中遇到的问题教材中通常是没有的，大家可以通过网络去学去寻找答案。假如你把方法学会了，把最基本的知识掌握了，我认为这门课你就算学好了。贾健雄：计算机组成原理历史1987年，中国计算机学会教育专业委员会推出我国计算机本科专业“87教程”，对8门重点课程（其中含计算机组成原理）提出了基本要求；2002年，中国计算机学会教育专业委员会、全国高等学校计算机教育研究会推出《中国计算机科学与技术学科教程2002》，提出硬件课程包含“数字逻辑与数字系统”、“计算机组成”、“计算机体系结构”三大知识模块;2006年，教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会推出“高等学校计算机科学与技术专业发展战略报告暨专业规范”，仍然将“数字逻辑与数字系统”、“计算机组成”、“计算机体系结构”列为主干课程。宁晨：谢谢发帖贾健雄：计算机的发展历程[size=4]根据制造计算机所使用的元器件的不同，电子计算机的发展依次经历了电子管时代、晶体管时代、中小规模集成电路时代、大规模和超大规模集成电路时代、甚大规模