计算机组成原理xz整理的知识点

1.什么是计算机计算机是一种能够接受输入、处理数据、存储数据、产生输出的设备2.什么是机器语言机器能执行的语言，由二进制代码表示的指令组成3.指令的组成一条指令通常由两部分组成•操作码：规定该指令执行的运行类型•地址码（操作数）：规定对哪些数据进行运算，通常表示的是数据地址4.单元的地址数据和指令是以二进制代码形式存放在存储器中，存储器分成一个个单元，每个单元都有自己的编号，称为该单元的地址5.汇编语言这种用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言6.计算机硬件组成运算器、控制器（中央处理器）、存储器、输入设备和输出设备等5个基本组成部分。cpu（运算器、控制器），存储器，外设。---》三部分组成7.运算器和控制器的作用运算器：对信息和数据处理和运算【算术运算、逻辑运算】控制器：决定指令执行顺序，译码，发出控制指令8.系统软件包括什么，应用软件包括什么系统软件：操作系统或管理软件汇编程序高级语言的编译或解释程序故障诊断或检验程序系统调试程序数据库管理程序应用软件：使用者根据需要采用各类语言，编写的各种应用程序，包括各类应用软件包第二章9.画出与或非，或非等门电路的图10.计算机中常用的逻辑器件包括什么？【可能填空题】包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类别。11.组合逻辑电路有哪些？组合逻辑电路：输出状态仅仅和当前的输入状态有关。（不但和当前有关，还和上一次输入的状态有关叫时序逻辑电路）加法器，译码器，数据选择器等电路12.三态门优势三态门电路是一种最重要的总线接口电路，它保留了图腾输出结构电路信号传输速度快、驱动能力强的特性，又有集电极开路电路的输出可以“线与”的优点，是构建计算机总线的理想电路。13.如何提高加法器工作速度解决办法之一：只有改变进位逐位传送的路径，采用“超前进位产生电路”，来同时产生各位进位，从而实现快速加法，这种加法器称为“超前进位加法器”。14.ALU是什么ALU是一种功能较强的组合电路。它能实现多种算术运算和逻辑运算。ALU的基本组合逻辑结构是超前进位加法器。4位的ALU一般型号SN74181（美国）15.译码器的作用把某组编码翻译为唯一的输出，实际应用中要用到的有地址译码器和指令译码器。16.数据选择器数据选择器又称多路开关是以“与-或”门、“与-或-非”门实现的电路在选择信号的控制下，实现从多个输入通道中选择某一个通道的数据作为输出。17.时序逻辑电路时序逻辑电路不但与当前的输入状态有关，而且还与电路以前的输入状态有关。时序电路内必须有存储信息的记忆元件---触发器。18.触发器的触发方式（画图题，填空题）(1)电位触发：由‘0’或‘1’电平直接触发(2)边沿触发：由正跳变（上升沿）触发或负跳变（下降沿）触发(3)主从触发：主从分级触发，主要用于组成计数器19.D触发器（画图）又称边缘触发器，延时触发器，常用于构建寄存器，移位寄存器，计数器等部件。当时钟脉冲CP为某一约定跳变（正跳变或负跳变）到来时接收数据；在CP=1及CP=0期间以及非约定跳变到来时，触发器不接收数据20.主-从J-K触发器由两个电位触发器级联而成，接受输入数据的是主触发器，接受主触发器输出的的是从触发器，主、从触发器的同步控制信号是互补的（CP和/CP）21.寄存器用于暂存数据指令等。由触发器和一些控制门组成。22.计数器功能及用途功能：记忆输入脉冲个数叫计数，实现计数操作的电路称为计数器。用途：1、累计脉冲个数2、定时23.计数器分为哪几种？计数器分为：同步计数器和异步计数器；二进制和十进制计数器。同步计数器：各触发器的时钟信号由同一时钟提供。优点是各触发器同时翻转，无延时，频率高。缺点是电路结构复杂。异步计数器：高位触发器的时钟信号是由低一位触发器的输出来提供的，电路结构简单。第三章24.什么叫真值，机器数？•真值：在现实生活中，用正号、负号加绝对值表示数值的数称为真值，如123、-128等。•机器数：在计算机内部使用的、连同符号一起数码化了的数，称为机器数。一般用“0”表示正号，“1”表示负号，正号有时可省略25.原码特点•表示简单，易于同真值之间进行转换•进行加减运算十分麻烦，本来是加法运算却可能要用减法器实现。•0的表示不惟一26.各种码的表示范围（定点整数）n是除了符号位的个数，即数据位个数定点整数：原码、反码–(2n–1)～2n–1表示数的个数：2n+1–1补码、移码–2n～2n–1表示数的个数：2n+1定点小数：原码、反码–（1–2-n）～1–2-n表示数的个数：2n+1–1补码、移码–1～1–2-n表示数的个数：2n+127.补码的优点及缺点优点实现加、减运算方便。可以将减法运算变为加法，运算器中的加、减运算可以采用一个加法电路。缺点真值与原码之间的换算不够直接。实现乘法运算不方便。28.什么是溢出，什么情况下会溢出当运算结果超出机器数所能表示的范围时，称为溢出。显然，两个异号数相加或两个同号数相减，其结果是不会溢出的。仅当两个同号数相加或者两个异号数相减时，才有可能发生溢出的情况。29.什么是正溢，什么是负溢？正溢：两正数相加，结果为负。负溢：两负数相加，结果为正。30.什么是浮点数定义：浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示：N=M*REM（尾数）越大精度越高，E（阶码）越大范围越大31.什么是规格化以及规格化的原则规格化：为了在尾数中表示最多的有效数据位，同时使浮点数具有唯一的表示形式，尾数应当采用规格化表示方法。原则：1.尾数为原码表示时，小数点后的第一位数一定要为1。2.尾数用补码表示时，小数点后最高位应与数符符号位相反。32.计算机中数值范围和精度的定义•数值范围：机器所能表示的一个数的最大值和最小值之间的范围。•数据精度：指一个数的有效位数。•数值范围和数据精度是两个不同的概念。33.浮点数的运算步骤1.“对阶”－－使两数阶码相等(对齐两数的小数点）对阶的规则：是小阶向大阶看齐（使得误差很小）2.尾数加/减3.结果规格化(尾数用双符号位补码表示)4.舍入5.判溢（检查阶码是否溢出）34.双符号位判溢在原有移码符号位的前面(即高位)再增加位符号位，并规定该位恒用“0”表示，而加数或减数的补码的两位符号位则一致。–溢出的条件是运算结果移码的最高符号位为1。此时若低位符号位为0，表示上溢；低位符号位为1，表示下溢。–如果运算结果移码的最高符号位为0，即表明没溢出。此时若低位符号位为1，表明结果为正：低位符号位为0，表示结果为负。35.奇偶校验（选择题）1.奇偶校验码是一种开销最小，能发现数据代码中一位出错情况的编码。2.常用于存储器读写检查，或ASCII字符传送过程中的检查。3.编码方法：加一位校验位，使奇校验为奇数个1，偶校验为偶数个1。36.奇偶校验优缺点缺点:这种方案只能发现一位错或奇数个位错，但不能确定是哪一位错，也不能发现偶数个位错。优点:该方案还是有很好的实用价值。37.循环冗余校验(CRC)码的特点和用途特点：CRC码可以发现并纠正信息串行读写、存储或传送过程中出现的一位、多位错误用途：在磁介质存储器读写和计算机之间通信方面得到广泛应用。海明码判别：？？？？？第四章38.半导体存储器的分类（按使用属性）-随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失-只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失39.主存储器的主要技术指标（填空/简答）主存储器的主要技术指标为：容量、存取时间、存储周期。1、容量：计算机可寻址的最小单位是一个存储字，一个存储字所包括的二进制位数称为字长。2、存储器存取时间(MemoryAccessTime)，启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。有读出时间和写入时间组成。3、存储周期(MemoryCycleTime)（又称读/写周期，或访问周期）连续启动两次独立的存储器操作(例如连续两次读操作)所需间隔的最小时间。通常存储周期略大于存取时间。40.半导体存储器的分类（选择/填空）半导体存储器只读存储器（ROM）随机存取存储器（RAM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）掩膜式ROM一次性可编程ROM（PROM）紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电擦除可编程ROM（EEPROM）41.SRAM和DRAM的比较（选择/填空）组成单元速度集成度应用SRAM触发器快低小容量系统DRAM极间电容慢高大容量系统42.只读存储器ROM（非易失性存储器）有哪些？（选择/填空）•掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改•PROM：允许一次编程，此后不可更改•EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程•EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写•FlashMemory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除43.存储器的主要应用（选择/填空）存储器应用SRAMcache(高速缓冲存储器)DRAM计算机主存储器ROM固定程序,微程序控制存储器,字库PROM用户自编程序,用于工业控制机或电器中EPROM用户编写并可修改程序，或产品试制阶段试编程序EEPROMIC卡上存储信息FlashMemory固态盘,IC卡第五章44.什么是指令使计算机完成基本运算所需信号的组合，包括数据信息、地址信息和控制信息。指令是用户使用计算机和计算机本身运行的最小功能单位。45.什么是指令系统一台计算机使用和支持的全部指令构成该机的指令系统。CPU所能执行的全部指令的集合46.简述指令格式并加以解释（按第一个背）操作码（operationcode）：用来表示指令所要完成的操作(如加、减、乘、除、数据传送等)，其长度取决于指令系统中指令的条数。地址码（操作数）：用来描述指令的操作对象。或者直接给出操作数、或者指出操作数的存储地址或寄存器地址(即寄存器名)。47.指令操作码的扩展技术指令操作码的长度决定了指令系统中完成不同操作的指令条数。48.固定格式操作码操作码长度固定优点：有利于简化硬件设计，减少译码时间49.可变格式操作码通常在指令字中用一个固定长度的字段来表示基本的操作码，而对于一部分少地址指令则把它们的操作码扩充到该指令的地址字段，即操作码长度可以改变。这种方法在不增加指令字长度的情况下可表示更多的指令，但增加了译码和分析难度，需更多硬件支持。微机中常使用此方式50.字长的定义与位数字长：指计算机能直接处理的二进制数据的位数，它是计算机的一个重要技术指标。作用:字长决定了计算机的运算精度，字长越长，计算机的运算精度越高。51.指令的长度取决于哪些东西？指令的长度：主要取决于操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个数。指令的长度通常为字节的整数倍。52.寻址方式的分类（笔记p143）•直接寻址地址码字段直接给出操作数在内存的地址特点是简单直观，便于硬件实现•寄存器寻址操作数在CPU的内部寄存器中这种方式数据传送快，计算机中多采用。•基址寻址将整个存储空间分成若干个段，段的首地址存放在基址寄存器中，操作数的存储地址与段的首地址的距离即段内偏移量由指令直接给出。操作数存储单元的实际有效地址就等于基址寄存器的内容与段内偏移量之和。•变址寻址将指令地址码部分给出的地址A和指定的变址寄存器R的内容通过加法器相加，所得和作为地址从存储器中读出操作数。•间接寻址R单元的内容是操作数的地址,R是操作数地址的地址优点：改变寄存器Rn中的内容就可访问内存的不同地址。修改十分方便。缺点：二次寻址速度慢。•相对寻址是相对于当前指令的位移量（可正可负，补码）A的位数决定操作数的寻址范围，广泛用于转移指令•立即数地址码字段是操作数本身53.指令类型（1）算术逻辑运算指令（2）移位指令（算术移位，逻辑移位）（3）浮点运算指令（4）十进制运算指令（5）字符串处理指令（6）数据传送指令54.特权指令某些指令使用不当会破坏系统或其他用户的信息，因此为了安全起见，种类指令只能用于操作系统或其他系统软件，而不提供给用户使用，称为特权指令。55.什么是复杂指令系统计算机？1.更多的指令和复杂的指令有利于提高操作系统的效率，缩短指令