计算机组成原理复习资料.docx
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第1章概论
一、名词解释：
1.主机：
由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。
2.CPU：
中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成
。
3.运算器：
计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成
。
4.ALU：
算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。
5.外围设备：
计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。
6.数据：
编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。
7.指令：
是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。
8.透明：
在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
9.位：
计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。
10.字：
数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。
11.字节：
衡量数据量以及存储容量的基本单位。
1字节等于8位二进制信息。
12.字长：
一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。
一般为8位、16位、32位或64位。
13.地址：
给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。
14.存储器：
计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。
15.总线：
计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线。
地址总线和控制总线。
16.硬件：
由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
17.软件：
由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。
18.兼容：
计算机部件的通用性。
19.软件兼容：
一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。
20.程序：
完成某种功能的指令序列。
21.寄存器：
是运算器中若干个临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。
22.容量：
是衡量容纳信息能力的指标。
23.主存：
一般采用半导体存储器件实现，速度较高。
成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。
24.辅存：
一般通过输入输出部件连接到主存储器的外围设备，成本低，存储时间长。
25.操作系统：
主要的系统软件，控制其它程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。
26.汇编程序：
将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
27.汇编语言：
采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。
28.编译程序：
将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。
29.解释程序：
解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并立即执行源程序的语句。
30.系统软件：
计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。
31.应用软件：
完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
32.指令流：
在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。
从存储器流向控制器。
33.数据流：
在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。
存在于运算器与存储器以及输入输出设备之间。
34.接口：
计算机主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。
计算机可以与多种不同的外围设备连接，因而需要有多种不同的输入输出接口。
第2章数据编码和数据运算
一、名词解释：
1.原码：
带符号数据表示方法之一，一个符号位表示数据的正负，0代表正号，1代表负号，其余的代表数据的绝对值。
2.补码：
带符号数据表示方法之一，正数的补码与原码相同，负数的补码是将二进制位按位取反后在最低位上加1.
3.反码：
带符号数据的表示方法之一，正数的反码与原码相同，负数的反码是将二进制位按位取反
4.阶码：
在浮点数据编码中，表示小数点的位置的代码。
5.尾数：
在浮点数据编码中，表示数据有效值的代码。
6.机器零：
在浮点数据编码中，阶码和尾数都全为0时代表的0值。
7.上溢：
指数的绝对值太大，以至大于数据编码所能表示的数据范围。
8.下溢：
指数的绝对值太小，以至小于数据编码所能表示的数据范围。
9.规格化数：
在浮点数据编码中，为使浮点数具有唯一的表示方式所作的规定，规定尾数部分用纯小数形式给出，而且尾数的绝对值应大于1/R，即小数点后的第一位不为零。
10.Booth算法：
一种带符号数乘法，它采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积。
11.海明距离：
在信息编码中，两个合法代码对应位上编码不同的位数。
12.冯？
诺依曼舍入法：
浮点数据的一种舍入方法，在截去多余位时，将剩下数据的最低位置1.
13.检错码：
能够发现某些错误或具有自动纠错能力的数据编码。
14.纠错码：
能够发现某些错误并且具有自动纠错能力的数据编码。
15.奇校验码：
让编码组代码中1的个数为奇数，违反此规律为校验错。
16.海明码：
一种常见的纠错码，能检测出两位错误，并能纠正一位错误。
17.循环码：
一种纠错码，其合法码字移动任意位后的结果仍然是一个合法码字。
18.桶形移位器：
可将输入的数据向左、向右移动1位或多位的移位电路。
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第3章存储系统
一、名词解释：
1.RAM：
随机访问存储器，能够快速方便的访问地址中的内容，访问的速度与存储位置无关。
2.ROM：
只读存储器，一种只能读取数据不能写入数据的存储器。
3.SRAM：
静态随机访问存储器，采用双稳态电路存储信息。
4.DRAM：
动态随机访问存储器，利用电容电荷存储信息。
5.EDODRAM：
增强数据输出动态随机访问存储，采用快速页面访问模式并增加了一个数据锁存器以提高数据传输速率。
6.PROM：
可编程的ROM，可以被用户编程一次。
7.EPROM：
可擦写可编程的ROM，可以被用户编程多次。
靠紫外线激发浮置栅上的电荷以达到擦除的目的。
8.EEPROM：
电可擦写可编程的ROM，能够用电子的方法擦除其中的内容。
9.SDRAM：
同步型动态随机访问存储器，在系统时钟控制下进行数据的读写。
10.快闪存储器：
一种非挥发性存储器，与EEPROM类似，能够用电子的方法擦除其中的内容。
11.相联存储器：
一种按内容访问的存储器，每个存储单元有匹配电路，可用于是cache中查找数据。
12.多体交叉存储器：
由多个相互独立、容量相同的存储体构成的存储器，每个存储体独立工作，读写操作重叠进行。
13.访存局部性：
CPU的一种存取特性，对存储空间的90%的访问局限于存储空间的10%的区域中，而另外10%的访问则分布在90%的区域中。
14.直接映象：
cache的一种地址映象方式，一个主存块只能映象到cache中的唯一一个指定块。
15.全相联映象：
cache的一种地址映象方式，一个主存块可映象到任何cache块。
16.组相联映象：
cache的一种地址映象方式，将存储空间分成若干组，各组之间用直接映象，组内各块之间用全相联映象。
17.全写法（写直达法）：
cache命中时的一种更新策略，写操作时将数据既写入cache又写入主存，但块变更时不需要将调出的块写回主存。
18.写回法：
cache命中时的一种更新策略，写cache时不写主存，而当cache数据被替换出去时才写回主存。
19.按写分配：
cache不命中时的一种更新策略，写操作时把对应的数据块从主存调入cache.
20.不按写分配：
cache不命中时的一种更新策略，写操作时该地址的数据块不从主存调入cache.
一般写回法采用按写分配法，写直达法则采用不按写分配法。
21.虚拟存储器：
为了扩大容量，把辅存当作主存使用，所需要的程序和数据由辅助的软件和硬件自动地调入主存，对用户来说，好像机器有一个容量很大的内存，这个扩大了的存储空间称为虚拟存储器
22.层次化存储体系：
把各种不同存储容量、不同访问速度、不同成本的存储器件按层次构成多层的存储器，并通过软硬件的管理将其组成统一的整体，使所存储的程序和数据按层次分布在各种存储器件中。
23.访问时间：
从启动访问存储器操作到操作完成的时间。
24.访问周期时间：
从一次访问存储的操作到操作完成后可启动下一次操作的时间。
25.带宽：
存储器在连续访问时的数据吞吐率。
26.段式管理：
一种虚拟存储器的管理方式，把虚拟存储空间分成段，段的长度可以任意设定，并可以放大或缩小。
27.页式管理：
一种虚拟存储器的管理方式，把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定容量的页，需要时装入内存，各页可装入主存中不同的实际页面位置。
28.段页式管理：
一种虚拟存储器的管理方式，将存储空间逻辑模块分成段，每段又分成若干页。
29.固件：
固化在硬件中的固定不变的常用软件。
30.逻辑地址：
程序员编程所用的地址以及CPU通过指令访问主存时所产生的地址。
31.物理地址：
实际的主存储器的地址称为“真实地址”。
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第4章指令系统
一、名词解释：
1.指令系统：
计算机中各种指令的集合，它反映了计算机硬件具备的基本功能。
2.计算机指令：
计算机硬件能识别并能直接执行操作的命令，描述一个基本操作。
3.指令编码：
将指令分成操作码和操作数地址码的几个字段来编码。
4.指令格式：
指定指令字段的个数，字段编码的位数和编码的方式。
5.立即数：
在指令中直接给出的操作数。
6.指令字长度：
一个指令字所占有的位数。
7.助记符：
用容易记忆的符号来表示指令中的操作码和操作数。
8.汇编语言：
采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但是不能被计算机的硬件直接识别。
9.伪指令：
汇编语言程序所提供的装入内存中的位置信息，表示程序段和数据段开始信息及结束信息等。
且不转换成2进制机器指令。
10.大数端：
当一个数据元素的位数超过一个字节或者一个字的宽度，需存储在相邻的多个字节的存储位置时，将数据的最低字节存储在最大地址位置的存储方式。
11.小数端：
当一个数据元素的位数超过一个字节或者一个字的宽度，需存储在相邻的多个字节的存储位置时，将数据的最低字节存储在最小地址位置的存储方式。
12.操作数寻址方式：
指令中地址码的内容及编码方式。
13.系统指令：
改变计算机系统的工作状态的指令。
14.特权指令：
改变执行特权的指令，用于操作系统对系统资源的控制。
15.自陷指令：
特殊的处理程序，又叫中断指令。
16.寻址方式：
对指令的地址码进行编码，以得到操作数在存储器中的地址的方式。
17.相对转移：
转移到的目标指令的地址与当前指令的地址有关，是用当前指令的PC与一个偏移量相加，和为目标指令的PC.
18.绝对转移：
转移到的目标指令的地址与当前指令的地址无关，指令中给定的目标地址即为目标指令的PC.
19.无条件转移：
一种转移指令类型，不管状态如何，一律进行转移操作。
20.条件转移：
一种转移指令类型，根据计算机中的状态决定是否转移。
21.RISC：
精简指令系统计算机，即指令系统中的指令数量少，且指令功能相对简单。
22.CISC：
复杂指令系统计算机，即指令系统中的指令数量多，且指令功能相对较强。
23.堆栈：
数据的写入写出不需要地址，按先进后出的顺序读取数据的存储区。
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第5章控制器
一、名词解释：
1.指令周期：
从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间。
2.机器周期：
指令执行中每一步操作所需的时间。
3.指令仿真：
通过改变微程序实现不同机器指令系统的方式，使得在一种计算机上可以运行另一种计算机上的指令代码。
4.指令模拟：
在一种计算机上用软件来解释执行另一种计算机的指令。
5.硬连线逻辑：
一种控制器逻辑，用一个时序电路产生时间控制信号，采用组合逻辑电路实现各种控制功能。
6.微程序：
存储在控制存储中的完成指令功能的程序，由微指令组成。
7.微指令：
控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分。
8.微操作：
在微程序控制器中，执行部件接受微指令后所进行的操作。
9.微地址：
微每时令在控制存储器中的存储地址。
10.控制存储器：
CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器称为控制存储器。
11.相容性微操作：
在同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作。
12.相斥性微操作：
不能在同时或不能在同一个CPU周期内并行执行的微操作。
四、简答题：
历年真题：
1.在CPU中，哪些寄存器属于控制用的指令部件？
它们各起什么作用？
（5分）
「答案」：
（1）程序计数器PC，提供取指地址，从而控制程序执行顺序。
（2）指令寄存器IR，存放现行指令，作为产生各种微操作命令的基本逻辑依据。
（3）程序状态寄存器PS，记录程序运行结果的某些特征标志，或用来设置程序运行方式与优先级，参与形成某些微操作命令。
2.硬连线控制器如何产生微命令？
产生微命令的主要条件是哪些？
「答案」：
硬连线控制器依靠组合逻辑电路产生命令；（1分）
组合逻辑电路的输入是产生微命令的条件，主要有：
①指令代码；②时序信号；③程序状态信息与标志位；④外部请求信号。
（4分）
（2002年）3.微程序控制器怎么产生操作控制信号，这种控制器有何优缺点？
「答案」：
操作控制信号的产生：
事先把操作控制信号以代码形式构成微指令，然后存放到控制存储器中，取出微指令时，其代码直接或译码产生操作控制信号。
优点：
规整、易于修改和扩展。
缺点：
速度较慢。
（2003年）26.当读取并执行一条指令时，控制器的主要功能是什么？
「答案」：
①从主存取指令，并计算下一条指令在主存中的地址；
②对指令进行译码，产生相应的操作控制信号；
③控制指令执行的步骤和数据流动的方向。
（2004年）28.与硬连线控制器相比，微程序控制器有哪些优缺点？
「答案」：
与硬连线控制器相比，微程序控制器的优点是设计规整、易于修改和扩展。
缺点是比硬连线控制器速度慢。
（2005年）28.硬连线控制器主要由哪几部分构成？
它是如何产生控制信号的？
「答案」：
硬连线控制器主要由时钟源、环形脉冲发生器、控制信号编码器电路和指令译码器电路构成。
硬连线控制器采用组合逻辑与时钟信号结合的方式产生控制信号。
由上可见，每年都会考本章的简答题。
考试的两个重点：
一个是硬连线控制器的有关知识，另一个是微程序控制器有关内容。
这两方面大家一定重点掌握。
下面一些知识也要求大家了解
微程序控制器的构成：
控制存储器、微指令寄存器μIR、微地址寄存器μAR、地址转移逻辑等。
微指令控制字编码的方式：
微指令编码的3种方式分别是：
直接表示法、编码表示法、混合表示法。
直接表示法是将每个控制信号都作为微指令中的一个位。
这种方法的特点是简单直观，其输出直接用于控制，但编码效率低。
编码表示法是将微指令进行分组编码，将不同时出现的相斥信号分在一个组中，然后将其编码成较短的代码。
这种方法减少了控制存储器所需要的存储器的代码的数量，但是编码的指令代码需要译码器译码，增加了控制信号的延迟，影响CPU的工作频率。
混合表示法是把直接表示法与编码方法相结合使用，即采用部分直接表示部分编码的方法，将一些速度要求较高，或与其他控制信号都相容的控制信号以直接方式表示，而将剩余信号以编码方式。
混合表示法便于综合考虑指令字长、灵活性和执行速度方面的要素。
微地址的形成方法：
（微指令中顺序控制字段的编码）微地址的形成方法有三种方式：
计数器方式、断定方式和结合方式。
计数器方式，又称增量方式。
用微程序计数器μPC来产生指令的微地址，将微程序中的各条微指令按顺序安排在控制存储器中，后继地址由现行微地址加上一个增量形成。
断定方式，根据机器状态决定下一条微指令的地址，下一条微指令的地址包含在当前微指令的代码中。
结合方式，是将计数器方式和断定方式相结合。
中央处理器的基本功能：
计算机的中央处理器（CPU）具有以下4个方面的基本功能：
（1）指令控制，即对程序运行的控制；
（2）操作控制，即对指令内操作步骤的控制；
（3）数据运算，即对数据进行算术运算和逻辑运算，这是CPU的最基本功能；
（4）异常处理和中断处理，如处理运算中的溢出等错误情况以及处理外部设备的服务请求等
此外，CPU还具有存储管理、总线管理、电源管理等扩展功能
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第6章总线系统
一、名词解释：
1、猝发转输方式：
在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式。
2、四边沿协议（全互锁）：
全互锁的总线通信异步方式，就绪信号和应答信号的上升边沿和下降边沿都是触发边沿。
3、码元：
信息传输通道中，携带数据信息的信号单元。
4、波特率：
码元传输速率，每秒通过信道传输的码元数。
（传的是信号）
5、比特率：
信息位传输速率，每秒钟通过信道传输的有效信息量。
（传的是信息）
6、UART：
通用异步接收器/发送器，一种典型的集成电路异步串行接口电路。
7、主设备：
获得总线控制权的设备。
8、从设备：
被主设备访问的设备。
9、总线事务：
从总线的请求到完成总线的使用的操作序列。
10、总线协议：
总线通信同步方式规则，规定实现总线数据传输的定时规则。
11、总线访问延迟：
是主设备为获得总线控制权而等待的时间。
12、总线周期：
是主设备占用总线的时间。
13、总线裁决方式：
决定总线由哪个设备进行控制的方式。
14、系统总线：
是用来连接系统内各大功能模块或设备，实现系统种各电路板的连接。
15、数据帧：
串行数据传输的位格式，包括起始位，数据位，校验位，结束位和空闲位。
16、同步通信：
所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。
17、异步通信：
使用一个在CPU和设备之间的“握手”信号，去除了公共的时钟信号，从而使得操作变成异步的。
非互锁、半互锁、全互锁。
18、链式查询方式（菊花链方式）：
各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线，而总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。
19、计数器定时查询方式：
集中式总线裁决方式之一，设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出，总线控制器按计数的值对各设备进行查询。
20、独立请求方式：
集中式总线裁决方式之一，每一个设备都有一个独立的总线请求信号线送到总线控制器，控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号。
21、串行传输：
是指数据的传输在一条线路上按位进行。
（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）
22、并行传输：
每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。
（在采用并行传输方式的总线中，除了有传输数据的线路外，还可以具有传输地址和控制信号的线路，地址线用于选择存储单元和设备，控制线用于传递操作信号）
23、复合传输：
又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。
（它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。
）
24、消息传输方式：
总线的信息传输方式之一，将总线需要传送的数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。
25、总线：
一组可由多个部件分时共享的信息传输线。
历年真题：
（2000年）1.何谓存储总线？
何谓I/O总线？
各有何特点？
（4分）
「答案」：
存储总线是连接CPU和主存储器之间的专用总线，速度高。
1/O总线是连接主机（CPU）与1/O设备之间的总线，可扩展性好。
（2001年）4.总线的分类方法主要有哪几种？
请分别按这几种法说明总线的分类。
「答案」：
①按传送格式分为：
串行总线、并行总线；②按时序控制方式分为：
同步总线（含同步扩展总线）、异步总线；③按功能分为：
系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。
（2002年）4.何谓串行传输，有何优缺点？
适用什么场合？
「答案」：
串行传输是指数据的传输在一条线路上按位进行。
优点：
线路成本低。
缺点：
传送速度慢。
适用场合：
主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。
（2003年）28.总线的同步通信方式与异步通信方式有什么区别？
各适用于哪些场合？
「答案」：
同步通信方式中：
数据传送操作由统一的时序信号同步定时控制，有严格的时钟周期划分，总线操作有固定的时序，设备之间没有应答信号。
适合各设备速度固定且一致（或差异不大）的场合。
异步通信方式中：
数据传送操作所需时间视需要而定，总线操作周期时间不固定，没有时钟周期划分，设备之间采用握手信号的应答方式。
适合：
各设备速度差异较大的场合。
（2004年）29.串行总线和并行总线有何区别？
各适用于什么场合？
「答案」：
串行总线的数据传输是在一条线路上按位进行。
线路成本低，传送速度慢。
适用场合：
主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。
并行总线的每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。
线路成本高，传送速度快。
适用场合：
短距离的高速数据传输。
（2005年）29.系统总线接口有哪几项基本功能？
「答案」：
①控制：
传递总线上的控制信息，主设备会通过总线接口向从设备发出控制信息。
②数据缓存：
在总线传递信息时，在总线接口中临时存放数据。
③状态设置通过总线和转换从设备的工作信息，便于主设备了解从设备的信息。
④数据转换：
某些总线接口需要对传递的数据进行转换。
⑤整理：
对接口本身进行调整。
⑥程序中断。
由上可见，每年都会考本章的简答题。
考试的两个重点：
一个是串行总线和并行总线相关内容，另一个是同步通信方式与异步通信方式有关内容。
这两方面大家一定重点掌握。
下面一些知识也要求大家了解
1.什么是总线裁决？
总线裁决有哪几种方式？
「答案」：
总线裁决就是决定总线由哪个设备进行控制。
总线裁决方式可分为集中式裁决和分布式裁决两种。
集中式裁决将总线的控制功能用一个专门的部件实现，这个部件可以位于连接在总线的某个设备上。
当一个设备需要向共享总线传输数据时，它必须先发出请求，在得到许可时才能发出数据。
裁决部件接
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