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1第一章1.诺依曼体制的主要思想：①采用二进制代码表示信息②采用存储程序工作方式（核心概念）③计算机硬件系统由五大部件（存储器、运算器、控制器、输入\出设备）组成2.cache:高速缓存，为解决CPU与主存之间的速度匹配而设置的存储器。位于CPU和主存之间，速度可以与CPU一样快，存放的是最近就要使用的程序和数据，容量较小。3.总线：一组连接多个部件的公共信号线，可以分时地接收与发送各部件的信息。4.通道：也称为通道控制器，能够执行专用的通道命令，是管理I/O操作的控制部件。5.从组成角度划分的层次结构模型：系统分析级（数学模型、算法）用户程序级（用户程序）应用程序（软件资源）语言处理程序（解释、编译）操作系统级（操作系统）传统机器级（指令系统）微程序级（微程序控制器）5逻辑部件级（硬件逻辑部件）6.虚拟机：一般是指通过配置软件，扩充机器功能后形成的一台计算机，而实际硬件在物理功能上并不具备这种语言功能。7.软硬件逻辑等价：在计算机中，有许多功能可直接由硬件实现，也可在硬件支持下依靠软件实现，对用户而言，在功能上是等价的。这种情况称为软硬件在功能上的逻辑等价。例如，乘法运算可由硬件乘法器实现，也可以在加法器与移位器的支持下，通过执行乘法子程序实现。8.固件：微程序类似于软件，但被固化在只读存储器中，属于硬件CPU的范畴，称为固件。9.字长：基本字长一般是指参加一次定点运算的操作数的位数。基本字长影响计算机精度、硬件成本，甚至指令系统的功能。10.数据通路宽度：指数据总线一次能并行传送的数据位数，它影响计算机的有效处理速度。11.数据传输率：是指数据总线每秒钟传送的数据量，也称为数据总线的带宽。数据传输率=总线数据通路宽度×总线时钟频率/8（B/s）第二章1.计算机中的信息分为两大类，一类是计算机处理的对象，称为数据；另一类是控制计算机工作的信息，称为控制信息。相应地，在计算机工作时将存在数据流、控制流两类信息流。2.在原码表示中，真值0可以有两种不同的表示形式，分别称为+0和-0.对于整数原码，表示的数的范围是nnX22软件部分硬软界面硬件部分23.在补码表示中，数0只有一种表示方法00……0对于定点整数补码，表示的数的范围是nnX224.所谓浮点数的规格化，就是通过移动尾数，使尾数M绝对值的最高位数字为1。即M满足1/2≤|M|1时，这个浮点数就是规格化的数。1）对于原码，规格化后，尾数的最高数字位必须为1。正数：0.1××……×负数：1.1××……×2）对于补码，规格化后，尾数的符号位与最高数字位必须相反。正数：0.1××……×负数：1.0××……×(-1/2除外:1.100……0）5.移码：是一种专门用于浮点数阶码表示的码制，采用这种表示方法可以更加方便地比较两数阶码的大小。6.指令的基本信息：操作码与地址码7.显地址：如果在指令代码中明显地给出地址，例如在指令中写明主存储器单元地址码或是寄存器号，则这种地址称为显地址。隐地址：如果地址以隐含的方式约定，而指令中并不给出该地址码，则这种隐含约定的地址就称为隐地址。简化地址结构的基本途径就是使用隐地址。通常以寄存器或堆栈作为隐含地址。8.浮点数的表示范围eg.字长8位，3位表示阶码，5位表示尾数，只考虑绝对值。则浮点机的表示范围是32*0.0001~32*0.1111即1/128~7.5同样字长，定点机的表示范围是0.0000001~0.1111111即1/128~127/128结论：相同字长，浮点数的表示范围远大于定点数。8.固定长度操作码：操作码位数一定且位置固定。可变长操作码：当指令的地址部分位数较多时，让操作码的位数少些；当指令的地址部分位数减少时，可让操作码的位数增多，以增加指令的种类，这称为扩展操作码。10.由于寄存器数远少于主存储器的单元数，所以指令中存放寄存器号的字段位数也就大大少于存放地址码所需位数，采用寄存器寻址方式或其他以寄存器为基础的寻址方式，可以大大减少指令中一个地址的位数，从而有效地缩短指令长度。采用隐地址可以减少指令中地址的数目，与减少地址的位数的不同的概念。练习：1、试比较下列各数对中的两个数的大小：（1）（2001）10和（2001）8（2）（0.115）10和（0.115）16（3）（0.625）10和（0.505）8答（1）（2001）10（2001）8（2）（0.115）10（0.115）16（3）（0.625）10（0.505）832、已知一个正数+9和一个负数-9，分别求出它们的原码，补码和反码（8位）。答：X=（9）10=（1001）2Y=（-9）10=（-1001）2[X]原=00001001[Y]原=10001001[X]反=00001001[Y]反=11110110[X]补=00001001[Y]补=111101113、将X=-0.0100110表示成定点数（8位）及浮点规格化数（阶码4位，尾数8位，各含1位符号位），对于定点数请用原码、补码、反码的形式表示；对于浮点数请用原码、补码、反码的形式表示。答：定点数：浮点数：[X]原=1.0100110；原码：1001;1.1001100[X]反=1.1011001；补码：1111;1.0110100[X]补=1.1011010；反码：1110;1.01100114.设指令系统指令字长是12位，每个地址长3位，该指令系统有一地址、二地址和三地址三种格式。假设该指令系统有6条三地址指令，12条二地址指令，请问一地址指令有多少条？答：指令字长是12位，每个地址长3位。6条三地址指令，12条二地址指令。5.某计算机指令字长16位，每个地址是6位，指令有零地址、一地址和二地址三种格式，设有二地址指令N条，零地址指令M条，试问一地址指令最多有多少条？答：指令字长16位，每个地址是6位；二地址指令N条，零地址指令M条设一地址指令有X条（（42-N）*62-X）*62=M得：X=（42-N）*62-M*62选择题：1.判断下列描述是否正确（1）扩展操作码是操作码字段中用来进行指令分类的代码。(×,通过扩展标志来进行分类)（2）通用寄存器间接寻址方式中，操作数处在内存单元中。2.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（）。A、立即寻址B、变址寻址C、间接寻址D、寄存器寻址3.如果按变址方式读取操作数，则有效地址是指（）。A、指令中直接给出的地址B、变址计算获得的地址C、变址寄存器中存放的地址D、基址寄存器中存放的地址4.隐含寻址的指令中不明确给出操作数地址，而是隐含的指定，通常以堆栈或寄存器作为隐含地址。5.在堆栈操作中，如果出栈指令POPx的操作定义为：M（x）←M（SP）；SP←（SP）-1,则入栈指令PUSHx应定义为（）。A、M（SP）←M（x）；SP←（SP）＋1B、M（SP）←M（x）；SP←（SP）－1C、SP←（SP）＋1；M（SP）←M（x）4D、SP←（SP）－1；M（SP）←M（x）6.不改变指令而能够改变操作数地址的寻址方式是间接寻址方式。7.指令系统采用不同的寻址方式的目的是（）A.实现存储程序和程序控制B.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C.可直接访问外存D.提供操作码的功能并降低指令译码的难度8.二地址指令中，操作数的物理位置不可能采取的形式是（）A.寄存器-寄存器B.寄存器-存储器C.存储器-立即数D.寄存器-锁存器9.单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用（）A.堆栈寻址方式B.立即寻址方式C.隐含寻址方式D.间接寻址方式答案：1.（1）错（2）对2.D3.B4.操作数地址寄存器号或堆栈5.C6.间接寻址7.B8.D9.C第三章1.CPU的主要功能是执行指令、控制完成全机各项操作。包括运算操作、传送操作、输入/出操作等。2.PSW：程序状态字寄存器用来记录现行程序的运行状态和指示程序的工作方式。3.MAR：地址寄存器用来存放被访单元的地址。MBR：数据缓冲寄存器用来存放CPU和主存之间交换的数据。这两个寄存器不能编程访问，对用户是透明的。4.运算部件：由输入逻辑、算术运算部件ALU、输出逻辑三部分构成ALU的两大功能：ALU既是运算处理部件，也是CPU内数据传送通路的中心。5.同步控制方式：是指用统一发出的时序信号（周期、节拍、脉冲等）对各项操作进行同步控制。特点：时钟周期作为基本的时序单位，一旦确定，便固定不变。优点：时序关系简单，时序划分规整，控制不复杂，控制部件在结构上易于集中，设计方便。缺点：在时间上安排可能不合理，时间的利用不经济。6.异步控制方式：是指各项操作不受统一时序信号的约束，而是根据实际需求安排不同的时间。特点：在异步控制所涉及的操作范围内，没有统一的时钟周期划分和同步定时脉冲。优点：时间安排紧凑、合理，能按不同部件、不同设备的实际需要分配时间。缺点：控制比较复杂。（很少在CPU内部或者设备内部采用异步控制方式）采用应答方式的应答双方分别称作从设备、主设备，主设备是指能够申请并且掌握总线控制权的设备；从设备是指响应主设备要求的设备，从设备不能掌握总线权。57.组合逻辑控制器：采用组合逻辑控制方式的控制器叫做组合逻辑控制器。每组微命令都需要一组逻辑电路，全机所有的微命令所需的逻辑电路就构成了微命令发生器。执行指令时，由组合逻辑电路（微命令发生器）在相应的时间发出微命令，控制有关操作。这种产生微命令的方式就是组合逻辑控制方式.组合逻辑控制器主要包括微命令发生器、指令寄存器IR、程序计数器PC、状态字寄存器PSW、时序系统等部件。8.微程序控制器：采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指指令不由组合逻辑电路产生，而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分为几步执行，将每一步操作所需的若干微命令以代码的形式编写在一条微指令中，若干条微指令组成一段微程序，对应一条机器指令。9.直接程序传送方式（程序查询方法）：CPU在现行程序中通过执行I/O指令来实现数据的传送，由于启动外设和数据交换均在同一段程序中进行，因此CPU在启动外设后只能查询外设的状态，等待外设准备好或完成一次操作，再用I/O指令与外设进行数据交换。10.程序中断方式：CPU收到随机中断请求后，暂时中止现行程序的执行，转去执行为该事件服务的中断处理程序，处理完毕后自动恢复原程序的执行。适用于中、低速的I/O操作。11.DMA传送方式:是指直接依靠硬件在主存与I/O设备之间传送数据的一种工作方式，在传送期间不需要CPU执行程序进行干预。传送速度快，传送操作简单，适用于高速外部设备与主存之间的简单批量数据传送。12.串行加法器：用一个加法器来实现n位相加并行加法器：用多位全加器一步实现多位数同时相加，所用的全加器的位数与操作数的位数相同。13.进位链：进位传递的逻辑结构形态好像链条，因此将进位传递逻辑称为进位链。14.溢出：如果运算结果超出表示范围，称为溢出溢出判断：只有同号数相加才可能产生溢出。00——结果为正，无溢出11——结果为负，无溢出01——结果正溢10——结果负溢下溢：当一个浮点数的阶码小于机器所能表示的最小阶码时，称为下溢。数据出现下溢，一般当机器零处理15.舍入处理：①0舍1入：若第n+1位是0，则舍去后不做修正；若n+1位是1，则舍去后第n位加1。②末位恒置1：不管第n+1位是0还是1，舍去后将第n位恒置1。9.浮点四则运算——浮点加减运算①判断操作数是否为0②对阶③尾数相加减④结果规格化（左规、右规）浮点四则运算——浮点乘法运算①判断操作数是否为06②阶码相加③尾数相乘④乘积规格化浮点四则运算——浮点除法运算①检查能否简化操作，并置商的数符②尾数调整，使被除数的绝对值小于除数的绝对值③阶码相减④尾数相除⑤结果不在规格化10.指令格式：模型机采用定长指令格式，每条指令16位长，占据一个存储单元。由于指令字长优先，采用寄存器型寻址，即指令格式中给出寄存器号，根据不同寻址方式形成相应地址。可编程寄存器包括：通用寄存器（R0-R3），堆栈指针（SP），程