组成原理复习考点

组成原理考点单选10分填空10分简答20分应用题60分页码为组成原理第五版的配套第一章3分（1）P5CPIFLOPSMIPSCPI：执行一条指令所需的平均时钟周期数MIPS：平均每秒执行多少百万条定点指令数FLOPS：表示每秒执行浮点操作的次数，衡量机器浮点操作的性能（2）P10存储结构、哈弗结构、冯诺依曼冯诺依曼：指令和数据放在同一个存储器哈佛结构:指令和数据分别放在两个存储器（3）P14计算机层次结构（题型1问有哪几层，题型2给出特点问是哪一层结构）第二章（1）应用题（1）浮点数IE754与十进制的相互转换都要会（需要补考的浮点数加法）（2）原码不恢复余数法除法求商、余数（需要补考的原码一位乘法）例X=-0.1011，Y=0.1101，求[X/Y]原解：[X]原=1.1011，[Y]原=0.1101[Y]补=0.1101，[-Y]补=1.0011商的符号Qs=1⊕0=1所以[X/Y]原=1.1101余数=-0.0111×2-4（3）P29什么叫溢出、检测方法（考选择）采用双符号位法采用单符号位法采用“双符号位法”，也称“变形补码”或“模4补码采用变形补码后，如果两个数相加后，其结果的符号位出现“01”或“10”两种组合时,表示发生溢出。[例15]ｘ＝－1100,ｙ＝-1000,求ｘ＋ｙ。[ｘ]补＝110100,[ｙ]补＝111000[ｘ]补110100＋[ｙ]补111000101100（4）两级先行进位的ALU74181和74182（考选择填空）一个与非门或或非门的延迟为T，一个异或门的延迟为3T第三章（1）应用题缓存运用考点主存、缓存、地址格式主存与cache的地址映射（题型与课后作业类似作业：P125-12611、13、14还有老师给的WORD文档的作业）（2）P66考概念主存储器的技术指标存储容量、存取时间、存储周期、存储器带存储容量：在一个存储器中可以容纳的存储单元的总数存取时间：又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间存储周期：是指连续启动两次读操作所需间隔的最小时间存储器带宽：是单位时间里存储器所存取的信息量（3）Cache的写操作策略P97写回法全写法写一次发写回法：当CPU写cache命中时，只修改cache的内容，而不立即写入主存；只有当此行被换出时才写回主存。这种方法减少了访问主存的次数，但是存在不一致性的隐患。实现这种方法时，每个cache行必须配置一个修改位，以反映此行是否被CPU修改过。全写法：当写cache命中时，cache与主存同时发生写修改，因而较好地维护了cache与主存的内容的一致性。当写cache未命中时，直接向主存进行写入。cache中每行无需设置一个修改位以及相应的判断逻辑。缺点是降低了cache的功效。写一次法：基于写回法并结合全写法的写策略，写命中与写未命中的处理方法与写回法基本相同，只是第一次写命中时要同时写入主存。这便于维护系统全部cache的一致性。（4）简答题（1）SRAM,DRAM的区别（课件第一页较完整）SRAM（静态RAM：StaticRAM）以触发器为基本存储单元不需要额外的刷新电路速度快，但集成度低，功耗和价格较高DRAM（动态RAM：DynamicRAM）以单个MOS管和电容器为基本存储单元要不断进行刷新(Refresh)操作集成度高、价格低、功耗小，但速度较SRAM慢（2）DRAM刷新方式、特点（需要补考的存储器设计）集中式刷新：在整个刷新间隔内，前一段时间重复进行读/写周期或维持周期，等到需要进行刷新操作时，便暂停读/写或维持周期，而逐行刷新整个存储器，它适用于高速存储器由于刷新集中进行，会造成芯片“死时间”过长；在刷新过程中，禁止正常的读/写操作分散式刷新方式：是前两种方式的结合，把刷新操作平均分散到整个刷新周期例如：将2116芯片在2ms内分散地把128行刷新一遍2000s÷128=15.625s15.5s即每隔15.5s刷新一行（3）3.4节只读存储器的分类主要有两类：掩模ROM：掩模ROM实际上是一个存储内容固定的ROM，由生产厂家提供产品。可编程ROM：用户后写入内容，有些可以多次写入。一次性编程的PROM多次编程的EPROM和E2PROM第四章（考概念）（1）简答题（1）指令系统指标（完备性、有效性、规整性、兼容性）完备性：完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。有效性：利用该指令系统所编写的程序能够高效率的运行。高效率主要表现在程序占据存储空间小、执行速度快。规整性：规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。对称性指在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式；匀齐性是指一种操作性质的指令可以支持各种数据类型；指令格式和数据格式的一致性是指指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集(“向上兼容”)（2）指令的寻址方式、操作数的基本寻址方式、存储方式（写特点、计算地址）指令寻址方式：顺序寻址方式跳跃(转移)寻址方式操作数的基本寻址方式：1.隐含寻址：在指令中不明显地给出操作数的地址，其操作数或操作数的地址隐含在某个通用寄存器中或指定的存储单元中2.立即寻址：指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而直接是操作数本身3.直接寻址：在指令格式的地址字段中，直接给出操作数在内存的地址4.间接寻址：指令中地址字段中的内容不是操作数的真正地址，而是操作数地址的指示器5.寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式寄存器直接寻址：指令的地址码部分给出的是某通用寄存器编号Ri，Ri寄存器中存放着操作数寄存器间接寻址：指令中地址字段所指的寄存器中存放的是操作数的地址6.相对寻址方式：相对寻址是把程序计数器PC的内容加上指令格式中的形式地址D而形成操作数的有效地址7.基址寻址方式：将CPU中基址寄存器的内容加上指令格式中的形式地址而形成操作数的有效地址8.变址寻址方式：把CPU中某个变址寄存器的内容与偏移量D相加来形成操作数有效地址9.块寻址方式：块寻址方式经常用在输入输出指令中，以实现外存储器或外围设备同内存之间的数据块传送。块寻址时，通常在指令中指出数据块的起始地址（首地址）和数据块的长度（字数或字节数）10.段寻址方式（3）P131经典指令及精简指令系统的特点精简指令系统（RISC指令系统）的最大特点是：⑴选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少；⑵指令长度固定，指令格式种类少；⑶只有取数／存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。第五章（1）CPU的功能5.1节简答题CPU的功能指令控制——程序的顺序控制,主要由程序计数器PC及控制类指令的执行等来实现指令的控制操作控制----由执行指令的一系列微操作信号进行控制时间控制——对各种操作实施时间上的控制,主要由时序信号发生器等实现时间的控制。数据加工——对数据实现算术、逻辑运算等的处理（2）三个时间的概念（指令周期、CPU周期、脉冲T周期）指令周期：取出并执行一条指令的时间通常指令周期的长短与指令的复杂程度有关。一个指令周期包括若干个CPU周期CPU周期：又称机器周期，CPU访问内存所花的时间较长，因此用CPU从内存读取一条指令字的所需的最短时间来定义一个CPU周期包含若干个时钟周期时钟周期：通常称为节拍脉冲或T周期，它是处理操作的最基本单位（3）P151画方框图10分与课本不同的格式（4）5.4节微程序控制（与作业类似）地址转换表达式等10分（5）P161机器指令与微指令关系，微编码等机器指令与微指令关系:一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令序列组成的。简言之，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系来看，前者与内存储器有关，后者与控制存储器有关每一个CPU周期就对应一条微指令微命令编码：对微指令中的操作控制字段采用的表示方法直接表示法：操作控制字段中的每一位代表一个微命令优点是简单直观，其输出直接用于控制。缺点是微指令字较长，因而使控制存储器容量较大编码表示法：把一组相斥性的微命令信号组成一个小组(即一个字段)，然后通过小组(字段)译码器对每一个微命令信号进行译码，译码输出作为操作控制信号优点：微指令字短缺点：需要进行译码混合表示法：把直接表示法和编码表示法相混合使用（6）5.5节比较微程序控制器的和硬件控制器（5.5节课件倒数几页）在微程序控制器中，一个机器指令对应一个微程序，一个微指令周期则对应一个节拍电位时间，所以时序产生器只需产生节拍脉冲信号在用硬布线实现的操作控制器中，通常，时序产生器除了产生节拍脉冲信号外，还应当产生节拍电位信号。因为在一个指令周期中要顺序执行一系列微操作，需要设置若干节拍电位来定时在微程序控制器中，在硬布线控制器中，某一微操作控制信号由布尔代数表达式描述的输出函数产生。微程序控制器的特点：规整性：设计规整，设计效率高灵活性：易于修改、扩展指令系统功能；可维护性速度慢，执行效率不高需要访问控制存储器用于速度要求不高、功能较复杂的机器中。硬布线控制器的特点：执行速度快微程序控制器每条微指令都需要从控制存储器中读取一次，大大影响了速度，硬布线控制取决于电路延迟。硬布线控制器设计复杂，代价昂贵第六章15分（1）P1856.1节总线特性简答题总线的特性物理特性:总线的物理连接方式（总线根数，插头、插座的形状，引脚的排列方式）功能特性:描述总线中每一根线的功能电气特性:定义每一根线上信号的传递方向及其有效电平范围时间特性:定义每根线在什么时间有效（2）6.2节总线接口、数据传送方式接口(I/O设备适配器)：指CPU和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。接口部件在它动态连接的两个部件之间起着“转换器”的作用，以便实现彼此之间的信息传送。信息传送方式:串行传送当信息以串行方式传送时，只有一条传输线，且采用脉冲传送。并行传送用并行方式传送二进制信息时，对每个数据位都需要单独一条传输线。分时传送某个传输线上既传送地址信息，又传送数据信息。共享总线的部件分时使用总线（3）6.3节总线的仲裁（仲裁方法，各自的特点，哪几种算法）集中式仲裁:中每个功能模块有两条线连到中央仲裁器：一条是送往仲裁器的总线请求信号线BR，一条是仲裁器送出的总线授权信号线BG。计数器定时查询方式独立请求方式链式查询方式链式查询方式的优点只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁很容易扩充设备。链式查询方式的缺点对询问链的电路故障很敏感；查询链的优先级是固定的，如果优先级高的设备出现频繁的请求时，优先级较低的设备可能长期不能使用总线计数器定时查询方式优点：优先次序可灵活变动。固定优先级：计数器每次初值均为0。循环优先级：计数器从中止点开始计数(优先级相等)独立请求方式：特点：每个设备均有一对BR和BG线，通过自身的BR线请求，由中央仲裁器经判优发出BGi以使优先设备获得总线使用权。优点：响应速度快，对优先次序的控制灵活。缺点：控制线数量多。分布式仲裁:不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。（4）6.4节总线的定时和数据传送模式6.4.1总线的定时（方法哪两种，各自的特点，同步，异步，看课件）定时：指事件出现在总线上的时序关系。同步定时异步定时同步定时：在同步定时协议中，事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定。每个功能模块什么时候发送或接收信息都由统一时钟规定。优点：时序规整，控制简单，具有较高的传输频率，适用于总线长度较短、各功能模块存取时间比较接近的情况缺点：不适合存取时间差别大的模块异步定时：在异步定时协议中，后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件的出现，即建立在应答式或互锁机制基础上。