电子科技大学计算机组成原理复习汇总

第二章计算机中的信息表示一.数值型数据的表示方法1.进位计数制及其相互转换（二---八---十---十六进制间的转换）2.IEEE754标准浮点表示格式按IEEE754标准，常用的浮点数的格式如图所示。IEEE754有3种浮点表示格式，分别称为：短浮点数(或称短实数)、长浮点数（或称长实数）、临时浮点数（或称临时实数）。它们的具体格式如表所示。IEEE754的3种浮点表示格式类型数符（位）阶码（位）尾数数值（位）总位数（位）偏置值十六进制十进制短浮点数长浮点数临时浮点数111811152352643264807FH3FFH3FFFH127102316383例：将(82.25)10转换成短浮点数格式。1）先将(82.25)10转换成二进制数(82.25)10=(1010010.01)22）规格化二进制数(1010010.01)21010010.01=1.01001001×263）计算移码表示的阶码=偏置值+阶码真值：(127+6)10=(133)10=(10000101)24）以短浮点数格式存储该数因此：符号位=0表示该数为正数阶码=10000101由3）可得尾数=01001001000000000000000由2）可得；尾数为阶码E尾数M数符IEEE754标准浮点格式23位，不足在后面添15位0所以，短浮点数代码为：0；10000101；01001001000000000000000表示为十六进制代码为：42A48000H二．指令信息的表示主存开辟（软堆栈）堆栈CPU中的寄存器组组成（硬堆栈）寄存器CPU中的寄存器1.操作数的位置外设接口中的寄存器存储器主存（包括cache）外存CPU内的寄存器主存2.CPU能直接访问的操作数位置主存Cache外设接口中的寄存器（统一编址）结论：①CPU能够直接访问的操作数只能存放在主存储器或CPU内的寄存器中，②由于主存储器的容量远远大于CPU内的寄存器的容量，因此CPU能够直接访问的操作数主要存放在主存储器中。显式：直接、间接、变址、基址等3.指令给出操作数地址方式隐式：隐含约定寄存器号、主存储器单元号简化地址结构的基本途径：尽量使用隐地址。4.寻址方式大致可将众多的寻址方式归纳为以下四大类，其它的寻址方式则是它们的变型或组合。①立即寻址。在读取指令时也就从指令之中获得了操作数，即操作数包含在指令中。②直接寻址类。直接给出主存地址或寄存器编号，从CPU内或主存单元内读取操作数。③间接寻址类。先从某寄存器中或主存中读取地址，再按这个地址访问主存以读取操作数。④变址类。指令给出的是形式地址（不是最终地址），经过某种变换（例如相加、相减、高低位地址拼接等），才获得有效地址，据此访问主存储器以读取操作数。第三章CPU子系统（复习）一、CPU的逻辑组成及工作机制1.CPU的逻辑组成（模型机框图）（1）CPU的逻辑组成→模型机框图；（2）CPU内每个寄存器的作用；（3）总线的分类及定义；（4）控制器的分类及区别；2.CPU的指令流程（1）指令类型：MOV指令、双操作数算数逻辑运算指令、单操作数算是逻辑运算指令、转移/返回指令、转子指令；（2）核心是寻址方式：立即寻址、R、(R)、—(R)、(R)+、@(R)+、X(R)；3.操作时间表的安排（微命令的安排）：（1）CPU数据通路操作：按照数据的流向分成四段ALU输入选择→AUL功能选择→移位器功能选择→分配脉冲（打入到寄存器中的脉冲）；（2）与访问主存有关的微命令；例：M→MDR→CFT:M→IR、PC+1→PCET:SR./DR：RiOPD→MDR,MDR→M,PC→MAR或/SR./DR:COPD→MDR,MDR→M,PC→MAR二、基本概念1.同步控制，异步控制？有何主要特征？应用场合？2.主/从设备，试举例说明。3.组合逻辑控制器、微程序控制器的时序系统是如何划分的？4.微命令、微操作、微指令、微指令周期、微程序？5.微程序控制器的基本思想。6.1位全加器的结构及关系表达式。7.并行加法器中的串行进位链结构：Cn=Gn+PnCn-1并行进位链结构：Cn=Gn+PnGn-1+…+Pn…P1C0综合应用题(本题共20分)某计算机字长16位，CPU内部包含如下部件：通用寄存器R0、R1、R2、R3，累加器AC，算术逻辑单元ALU及其数据暂存器A和B，程序计数器PC，指令寄存器IR，存储器地址寄存器MAR，存储器读数据缓冲器MER，存储器写数据缓冲器MDR。ALU支持加（A+B）、减（A-B）、与（A∧B）、或（A∨B）4种算术逻辑运算，分别由Add、Sub、And、Or4个控制信号控制。所有寄存器、数据总线及内总线均为16位。题七图是该CPU内部数据通路图。加法运算指令ADDR1，1000H(R2)。其中源操作数1000H(R2)是变址寻址，目的操作数R1是寄存器直接寻址，指令编码长度32位，指令编码格式如下：Opcode(8)Ms(2)Rs(2)Mt(2)Rt(2)Offset(16)Opcode：操作码Ms：源操作数寻址方式Offset：位移量Rs：源寄存器Mt：目的操作数寻址方式Rt：目的寄存器请根据数据通路分析该指令执行过程，把指令执行过程中各时钟周期的微操作及应处于有效状态的控制信号填入下表（参照表中已给出的取指令周期的表示方法）。题七图第四章存储系统（复习）一、本章的重点：主存的逻辑设计1.总容量：即字数×位数2.需要确定可供选用的存储芯片，即什么类型、型号的存储芯片：(1)位扩展(2)字数(编址空间)扩展3.总线：地址总线AB：高位（或较高位）地址译码产生若干不同片选信号选择芯片；低位地址线直接送往各芯片，以选择片内的某个单元；控制总线中的R/W总线（仅一条）：分别与每一组芯片连接，控制信息的传输方向（CPUM或MCPU）数据总线DB：分别与系统总线、每一组芯片连接，实现存储器与CPU之间信息的传输；二、基本概念1.三级存储体系结构：分为“高速缓冲存储器－主存－外存”三个层次，每层作用；2.存储器分类：磁芯存储器半导体存储器、磁表面存储器、光盘存储器3.存取方式(1)随机存取存储器（RAM）：(2)只读存储器（ROM）(3)顺序存取存储器（SAM）(4)直接存取存储器（DAM）4.半导体存储器是构成主存的单元。ECL双极型特点：存取速度非常快，功耗大，集很低，如cacheTTL半导体SARM：特点：速度快，功耗较低，集成度较高存储器分类MOS型DRAM：特点：速度较快，功耗很低，集成度很高(1)静态存储器：是依靠双稳态触发器的两个稳定状态保存信息。(2)动态存储器：是依靠电容上的存储电荷暂存信息。5.刷新、重写(再生)6.集中刷新刷新周期的方式分散刷新异步刷新最大刷新周期2ms，刷新周期：2ms/行数第四章存储系统（复习）一、本章的重点：主存的逻辑设计1.总容量：即字数×位数2.需要确定可供选用的存储芯片，即什么类型、型号的存储芯片：(1)位扩展(2)字数(编址空间)扩展3.总线：地址总线AB：高位（或较高位）地址译码产生若干不同片选信号选择芯片；低位地址线直接送往各芯片，以选择片内的某个单元；控制总线中的R/W总线（仅一条）：分别与每一组芯片连接，控制信息的传输方向（CPUM或MCPU）数据总线DB：分别与系统总线、每一组芯片连接，实现存储器与CPU之间信息的传输；二、基本概念1.三级存储体系结构：分为“高速缓冲存储器－主存－外存”三个层次，每层作用；2.存储器分类：磁芯存储器半导体存储器、磁表面存储器、光盘存储器3.存取方式(1)随机存取存储器（RAM）：(2)只读存储器（ROM）(3)顺序存取存储器（SAM）(4)直接存取存储器（DAM）4.半导体存储器是构成主存的单元。ECL双极型特点：存取速度非常快，功耗大，集很低，如cacheTTL半导体SARM：特点：速度快，功耗较低，集成度较高存储器分类MOS型DRAM：特点：速度较快，功耗很低，集成度很高(1)静态存储器：是依靠双稳态触发器的两个稳定状态保存信息。(2)动态存储器：是依靠电容上的存储电荷暂存信息。5.刷新、重写(再生)6.集中刷新刷新周期的方式分散刷新异步刷新最大刷新周期2ms，刷新周期：2ms/行数第五章输入/输出系统（复习）一、中断控制方式与接口（本章重点）1.中断控制方式的定义、实质、特点、响应时机；2.中断向量、中断向量表、向量地址；向量中断方式、非向量中断方式；3.中断响应：IT周期的流程；4.中断处理：单级中断、多重中断；5.中断接口的组成及每部分的功能。二、基本概念1.主机与外设的连接方式有哪几种，各有什么特点？2.总线的定义，总线的分类方式？3.接口的定义，功能，分类方式？4.直接程序传送方式的定义，特点？5.DMA方式的定义、实质、特点、响应时机；6.DMA的初始化有那几个阶段？第六章输入/输出设备及接口（复习）6.3显示设备及接口显示过程一.VRAM（独立显卡）：显示内容+属性内容1.字符显示方式（黑白显示器）（1）VRAM存放信息：字符的ASCII编码；（2）VRAM的容量（基本显示内容）：行×列，如：分辨率25行×80列；2.图形显示方式（彩色显示器）（1）VRAM存放信息：图形的像素；（2）VRAM的容量（基本显示内容）：（点×线）/8，如：分辨率1024线×768点；二.字符点阵图形：字符发生器ROM的容量（1）行容量=1B（5点≤行容量≤8点）=2B（9点≤行容量≤16点）（2）字符发生器ROM的容量=行容量×行数3.访问字符发生器ROM中的字符点阵方式高位地址编码访问ROM中的某一个字符点阵，低位地址编码访问该字符点阵的某一行点阵代码。4.在屏幕上如何显示一排字符行采用对一排的所有字符的点阵进行逐行依次扫描。例如，某字符行欲显示的字符是ABC……T，当电子束扫描该字符行第一条光栅时，显示电路根据各字符编码依次从字符发生器取出A、B、C、……、T各个字符的第一行点阵代码，并在字符行第一条扫描线位置上显示出这些字符的第一行点阵；然后再扫描下一条光栅，依次取出该排各个字符的第二行代码，并在屏幕上扫出它们的第二行点阵。三.同步控制不论字符显示还是图形显示，都要求行、场扫描和视频信号的发送在时间上要完全同步，即当电子束扫描到某字符或某像点的位置时，相应的视频信号必须同时输出。为此，在CRT显示器中设置了几个计数器，对显示器的主频脉冲进行分频，产生各种时序信号来控制对VRAM的访问、对CRT的水平扫描和垂直扫描，以及视频信号的产生等。字符方式和图形方式下对计数器的设置是有区别的。1.字符显示的同步控制四级：点计数、字符计数、线计数、行计数；（1）点计数：字符区内的横向点数（即每个字符点阵横向点+间隔点）：1；对一个字符的一行点计数。一次点计数循环访问一次VRAM、ROM。（2）字符计数：每行显示的字符数个数：1；对一帧的字符列计数；一次字符计数循环发一次水平同步信号；字符计数值提供VRAM列地址（低地址）。（3）线计数：字符区内的线数（即每个字符点阵线数+间隔点）：1；对一行字符的扫描线计数；线计数值提供ROM低位地址。（4）行计数：每帧显示的字符行数：1.一次行计数循环发一次垂直同步信号。行计数值提供VRAM行地址（高地址）。