计算机组成原理与汇编语言程序设计.docx
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计算机组成原理与汇编语言程序设计
《计算机组成原理与汇编语言程序设计》复习大纲
第一章绪论
（1）主要知识点：
●● 存储程序的基本原理、工作方式、计算机的工作过程的基本概念。
●● 信息的数字化表示
●（1.在计算机中的各种信息用数字代码表示；
●2.数字型电信号表示数字代码；
●）
●采用数字化方法表示信息的优点：
●1.抗干扰能力强，可靠性高。
●2.依靠多位数字信号的组合，在表示数值时可以获得很宽的表示范围和很高的精度。
●3.数字化信息容易存储，信息传递也比较容易实现。
●4.可以表示的信息类型和范围及其广泛几乎没有限制。
●5.能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理，形成了硬件的基础。
●● 系统软硬件组成与系统层次结构
●● 计算机系统特点、性能指标等
（2）要求掌握：
●● 存储程序工作方式，即事先编制程序，事先存储程序，自动连续执行程序。
●● 信息的数字化表示。
●● 存储程序工作方式的工作要点是：
①采用二进制代码表示数据和指令。
②采用存储程序工作方式，即事先编制程序，事先存执程序，自动连续执行程序。
③由存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备组成计算机硬件系统。
（3）要求理解：
●● 计算机的特点：
主要性能指标的含意，硬件系统的典型结构，软件系统的主要内容。
能在程序控制下自动连续地工作、运算速度快、运算精度高、强大的信息存储能力、通用性强应用领域广泛。
●● 主要性能指标：
基本字长、数据通路宽度、运算速度、主存容量、外存容量、配置的外部设备及性能、系统软件配置。
●● 硬件系统：
CPU、主存、外存、输入/输出设备、总线、接口。
●● 软件系统：
系统软件、应用软件。
（4）要求了解：
硬软组成的层次结构关系。
用户程序
语言处理程序及各种软件资源
操作系统
机器语言（指令系统）
硬核（指令微操作级、数字逻辑电路）
本章涉及到的题型有：
单选题、填空题和判断题。
第二章计算机中的信息表示
（1）主要知识点：
●● 掌握进位计数制的概念，不同进位数制的转换。
●● 定点数、浮点数的表示方法及标准格式
●● 机器数、真值、原码、补码、反码的概念。
定点数的表示范围
●● 理解指令的基本格式、地址结构
●● 掌握常见的几种寻址方式（立即、直接、间接、变址、寄存器寻址）的概念；I/O编址方法、堆栈的概念
●● 了解ASCII码和指令的分类
●● 本章涉及到的题型有：
单选题、填空题和简答题。
（2）要求掌握：
一、数制及其转换
1）首先掌握各种数制转换成十进制的方法：
（按权展开相加）
2）掌握十进制整数转换为二进制整数（方法：
除二取余，逆序排列）
例：
（116）10=（1110100）2
余数
2
116
.........0 低位
2
58
.........0
2
29
.........1
2
14
.........0
2
7
.........1
2
3
.........1
2
1
.........1 高位
0
注意：
除二取余法中余数排列次序，即高位在下，低位在上（即按数字的出场顺序，逆序排列）。
3）掌握十进制小数转换为二进制小数（方法：
乘二取整，顺序排列）
例：
（0.625）10=（0.101）2
整数
0.625×2=1.25
1
高位
0.25×2=0.5
0
0.5×2=1
1
低位
注意：
乘二取整法中整数排列次序，即低位在下，高位在上（即按出场顺序，顺序排列）。
二、掌握码制及其转换
●● 真值的概念：
用正负符号加绝对值来表示的数值，例如，+6、-8
●● 机器数的概念：
连同符号位一起数码化了的数，例如，01111、10111
●● 补码的概念：
负数原码转换为补码（符号位保持不变，其余各位先取反，然后末位加1）。
[Y]补转换为[-Y]补（连同符号位一起取反，然后末位加1）
三、定、浮点数表示方法
●● 掌握定点表示法，尤其是带符号定点表示的典型值。
●● 掌握浮点表示法，浮点数的格式，规定浮点数格式后的典型值。
四、常见寻址方式关键掌握立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、间接寻址、变址寻址的概念。
（3）要求理解：
指令的基本格式，地址结构。
掌握指令的基本格式包含的信息，二地址、一地址和零地址的概念
（4）要求了解：
ASCII码，指令分类。
第三章CPU及其原理
（1）主要知识点：
一、运算方法（重点掌握）
●● 码乘法的基本概念及相关步骤
●● 浮点加减法的基本概念及相关步骤
二、掌握CPU基本组成模型（寄存器组成、数据通路结构）
掌握CPU基本组成模型的寄存器组成、数据通路结构、同步控制方式、与常见时序信号、微命令（脉冲、电位），熟练掌握指令流程，能根据教材P78图3-13，即模型机数据通路结构图，在给定某条指令后，可以依据该图列出该指令的读取与执行流程。
（1）ALU部件及其组成，它的输入与输出方式。
进位链，补码的加减法，移位、浮点加减、无符号数一位乘除等。
（2）用于运算的一组寄存器R0~R3及暂存器C、D、Z。
（3）用于控制的一组寄存器：
指令寄存器IR，程序计数器PC，程序状态字寄存器PSW。
（4）与访存相关的一组寄存器：
存储器地址寄存器MAR，存储器数据寄存器MDR，堆栈指针SP。
（5）内部总线的连接方式，如何向它发送信息，它又如何输出信息。
（6）CPU如何通过系统总与主存、I/O设备相连接。
（7）微操作命令是基本的控制信号，掌握其中：
脉冲信号和电位信号的概念。
（8）如何才能写出指令读取与执行流程？
应掌握数据传送中四类基本的传送方式的写法。
（9）掌握控制器的基本构成，其中每个部件的作用。
（10）了解组合逻辑控制器（产生微命令的方法以及如何形微命令、优缺点）。
三、时序控制方式
●● 掌握同步控制方式的基本概念
●● 了解指令的一般执行过程
四、微程序控制器
● 掌握微程序控制的基本概念和术语
● 微命令、微操作、微指令、微程序、工作程序与微程序、主存储器与控制存储器。
● 了解微程序控制的基本思想、优缺点。
（2）要求掌握：
一、 CPU基本组成模型（寄存器组成、数据通路结构），同步控制方式与常见时序信号，微命令（脉冲、电位），熟练掌握指令流程（能拟出给定指令的流程）。
二、 首先在掌握上述概念的基础上，结合教材图3-13熟悉模型机的构成（最好分成几大块记忆理解）。
三、 重点了解组合逻辑控制器的设计步骤，就可以掌握有关的指令流程，下面一一加以介绍。
首先根据指令系统分析每条指令的流程，写出每一条指令所对应的微操作序列。
对所有微操作进行逻辑综合与化简，写出每个微操作的逻辑表达式。
根据这些逻辑表达式，对微操作控制信号形成部件进行逻辑设计。
1）确立模型机的指令系统
（1）指令格式
①双操作数指令
1512119865320
操作码
寄存器号
寻址方式
寄存器号
寻址方式
目的操作数源操作数
寄存器编号
寻址方式
操作类型
R0
000
寄存器寻址
000
MOV
0000
R1
001
寄存器间接寻址
001
ADD
0001
R2
010
自减型寄存器间接寻址
010
SUB
0010
R3
011
自增型寄存器间接寻址
011
AND
0011
SP
100
直接寻址
100
OR
0100
PSW
101
变址寻址
101
EOR
0101
PC
111
………
………
②单操作数指令
1512119865320
操作码
寄存器号
寻址方式
2）确立时序系统
（1）工作周期（机器周期）
取指周期FT
源周期ST
目的周期DT
执行周期ET
例：
双操作指令，且两个操作数均在主存中，经历的工作周期是，取指周期FT→源周期ST→目的周期DT→执行周期ET例：
单操作指令，且操作数在主存中，经历的工作周期是，取指周期FT→目的周期DT→执行周期ET
例：
双操作指令，且操作数在CPU寄存器中，经历的工作周期是，取指周期FT→执行周期ET
（2）节拍（时钟周期）
T0,T1,T2……
（3）工作脉冲
在每个节拍末尾发一个工作脉冲P
3）分析指令流程
①取指流程（2拍）
PC→MAR：
FT0：
M→MDR→IR
FT1：
PC+1→PC
②MOV指令流程
MOVR1,R2
取指令：
FT（FT0、FT1）
R2→C
ST0C→R1
ET0
③双操作指令
例：
ANDR1,X（R2）
取指令：
PC→MAR
M→MDR→D
PC+1→PC
D+R2→Z
Z→MAR
M→MDR→C
R1→D
C∩D→Z
Z→R1
例：
OR-（R3）,（R0）
取指令：
R0→MAR
M→MDR→C
R3-1→Z
Z→MAR，R3
M→MDR→D
C∪D→Z
Z→MDR
MDR→M
4）微命令综合在分析完全部指令流程和微操作时间表，以及全部工作周期、节拍、脉冲等之后，进行综合分析，即可得出各微命令得逻辑表达式（教材102页），然后再进行化简。
5）逻辑设计根据全部逻辑表达式，分别用组合逻辑电路或PLA阵列来实现，从而形成微操作信号发生器。
（3）要求理解：
理解进位链，ALU组成，补码加减，无符号数一位乘、除的算法，微程序控制器（基本思想、优缺点）。
（4）涉及题型本章涉及到的题型有：
单选题、填空题、判断题、简答题和分析设计题。
即所有题型都有。
第四章典型CPU及其指令系统举例
（1）要求掌握：
一、8086/8088指令系统的基本寻址方式及其使用方法。
掌握8086/8088指令系统的基本寻址方式及其使用方法，8086/8088的寄存器、存储器和堆栈，重点是：
1）8086/8088CPU编程结构
①理解8086/8088的寄存器结构、主存储器、堆栈结构、指令类型、标志寄存器各状态标志位的含意，特别是不同类别指令对不同标志位的影响。
能为使用汇编语言编程建立必要的基础。
②掌握堆栈压入指令PUSH和弹出指令POP的功能，特别是对堆栈指针SP的操作。
③掌握8086/8088内存的逻辑地址与物理地址之间的关系及其换算方法。
2）寻址方式
●● 寄存器寻址
●● 立即数寻扯
●● 直接寻址
●● 寄存器间址
●● 变址寻址和基址寻址
●● 基址变址寻址
重点是：
①能够通过阅读给出的程序段判断出操作数的存取位置；
②能够利用这些寻址方式编写程序来对存储器或寄存器中的操作数进行存取。
由于同一操作数的存取经常可以使用不同的寻址方式，要求同学们至少要会一种，并且必须是正确的。
③主要是通过阅读程序和编写程序来掌握这些寻址方式的应用，对存储器中的操作数可使用不同的寻址方式进行存取，编程时应根据需要选择合适的寻址方式。
例如连续访问一维数组中的各元素，可用寄存器间址或变址寻址方式。
3）8086/8088指令系统由于指令条数较多，不易记忆，造成复习困难。
为了使同学们能掌握最常用的指令，为读懂程序和编写简单程序段打下基础，本文列出一些需熟练掌握的指令（注意，并不是其它指令就不重要了，它们在实际的程序中也要用到）。
①传送类：
● 数据传送指令MOV
●● 交换指令XCHG
●● 装入有效地址指令LEA
②算术运算类：
● 加法指令ADD
●● 带进位加法指令ADC
●● 减法指令SUB
●● 带借位减法指令SBB
●● 加1指令INC
●● 减1指令DEC
●● 求负数指令NEG
●● 比较指令CMP
●● 无符号数乘法MUL
●● 无符号数除法DIV
③位操作类：
● 逻辑操作指令：
AND（与）、OR（或）、XOR（异或）、NOT（非）
●● 测试指令TEST
●● 算术左移SAL
●● 算术右移SAR
●● 逻辑左移SHL
●● 逻辑右移SHR
●● 循环左移ROL
●● 循环右移ROR
●● 带进位循环左移RCL
●● 带进位循环右移RCR
注意，要掌握逻辑运算指令和测试指令对状态标志位的影响。
④标志位操作指令：
● 清除进位标志CLC（CF标志位置0）
●● 进位标志置位STC（CF标志位置1）
⑤处理器控制类：
● 标志位操作指令STC
对于上面这些最常用的指令，要掌握它们的格式、功能、以及在程序中的使用。
本章主要应利用掌握的指令，来判断给定的简单程序段执行后，有关寄存器的结果是什么？
（3）要求理解理解；8086/8088的寄存器结构、主存储器、堆栈结构，能为使用汇编语言编程建立必要的基础。
重点是：
① 理解标志寄存器各状态标志位的含意。
② 掌握堆栈压入指令PUSH和弹出指令POP的功能，特别是对堆栈指针SP的操作（4）涉及题型本章涉及到的题型有：
单选题、填空题、判断题、简答题和分析设计题。
即所有题型都有。
第五章汇编语言程序设计
（1）要求掌握掌握：
常用汇编语言语句、伪指令、源程序的一般结构。
包括：
顺序程序设计，分支程序设计，简单循环程序设计，子程序设计；能够读写常用汇编语句编写的程序。
理解宏操作伪指令，系统功能调用。
了解汇编语言程序的开发过程和方法。
1）汇编语言中的常用运算符
●● 算术运算符：
+、-、〔〕（下标运算）
●● 数值返回运算符：
SEG、OFFSET、TYPE、SIZE、LENGTH。
●● 属性运算符：
PTR
2）常用伪指令
●● 符号定义伪指令：
等值伪指令EQU、等号伪指令“＝”。
●● 数据定义伪指令：
DB、DW、DD、？
表达式、带DUP表达式（利用此可定义数组）
注意掌握如何使用数据定义伪指令来定义变量，以及为变量赋初值的表达式的几种形式：
数值表达式、?
表达式、字符串表达式、带DUP表达式。
●● LABEL伪指令
注意LABEL伪指令与指令或数据定义伪指令连用时的使用方法。
●● 段结构伪指令
1① 段定义伪指令：
SEGMENT/ENDS；
2② 段寻址伪指令：
ASSUME（）
3③ 结束伪指令：
END
4④ 过程定义伪指令PROC/ENDP（）
5⑤ 定位伪指令ORG：
在数据段中的使用。
要求掌握：
伪指令在程序中的使用；汇编语言源程序的分段结构和段寄存器的装入。
结合子程序设计，掌握在同一代码段中使用过程定义伪指令去定义子程序。
3）顺序程序设计要求能编制顺序程序段完成四则运算多项式的计算及指定功能。
主要是：
●● 掌握简单四则运算程序设计例如，10X-4Y+7
●● 掌握指定存储器或寄存器内容的移位或互换的编程例如，将AL的高4位与B☹的高4位互换
4）分支程序设计要求能使用转移指令编制具有1～2个分支结构的程序段。
注意区分无符号数条件转移指令与带符号数条件转移指令的使用场合。
主要有无条件和条件转移两大类：
●● 无条件转移指令JMP：
掌握段内直接寻址转移。
●● 条件转移指令。
主要包括：
①无符号数条件转移指令：
JAE、JA、JB、JBE，
②带符号数条件转移指令：
JGE、JG、JL、JLE。
③简单条件转移指令JC、JNC、JE、JNE、JS、JNS，
5）循环程序设计要求能使用循环控制指令或转移指令编制简单的单重循环程序段，重点是LOOP循环控制指令的功能和使用。
主要题型有编程题、简单四则运算，提出要求，考生按要求编程。
此外还有：
分支和循环部分编程掌握；统计指定特征数据的数量；对指定特征数据进行累加和、连乘等操作，指定存储器或寄存器内容的移位或互换。
6）子程序设计掌握子程序调用指令CALL、子程序返回指令RET的功能与使用，使用寄存器传递主、子程序参数的方法，能编制程序段实现段内的子程序调用与返回。
当给出程序段后，要求能分析写出该段程序段执行后有关寄存器、存储器和标志位的结果。
涉及到的指令有：
●● 调用指令CALL
●● 段内直接调用如CALLPROCA
●● 段间直接调用如CALLPROCB
●● 返回指令RET
7）DOS功能子程序调用要求了解四种DOS功能调用：
带显示的键盘输入（1号功能）、字符串输入（OAH号功能）、单字符显示（2号功能）、字符串显示（9号功能）。
8）了解汇编语言程序的开发方法。
第六章存储系统
（1）要求掌握
一、存储系统
1）三级存储系统掌握三级存储系统的基本概念（功能、存储器、存取方式、性能要求）。
掌握主存储器容量的扩展方法和主存储器的设计。
常见的三级存储体系（从CPU往外）是：
Cache、主存、外存。
●● 主存储器：
用来存放需CPU运行的程序和数据。
用半导体RAM构成，常包含少部分ROM。
可由CPU直接编程访问，采取随机存取方式，即：
可按某个随机地址直接访问任一单元（不需顺序寻找），存取时间与地址无关。
存储容量较大，常用字节数表示，有时也用单元数×位数表示。
速度较快，以存取周期表示。
●● Cache：
位于CPU与主存之间（有些Cache集在CPU芯片之中），用来存放当前运行的程序和数据，它的内容是主存某些局部区域（页）的复制品。
它用快速的半导体RAM构成，采取随机存取方式。
存储容量较小而速度最快。
●● 外存储器：
用来存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。
用磁盘、光盘、磁带等构成，磁盘用于需频繁访问场合，光盘目前多用于提供系统软件，而磁带多用于较大系统的备份。
CPU不能直接编址访问外存，而是将它当作外围设备调用。
磁带采取顺序存取方式。
磁盘与光盘采取直接存取（半顺序）方式，先直接定位到某个局部区域，再在其中顺序存取。
外存容量可以很大，以字节数表示。
由于外存的存取时间与数据所在位置有关，所以不能用统一的存取周期指标来表示。
例如磁盘的速度指标可按其工作过程分成三个阶段描述：
①平均寻道时间；②平均旋转延迟（等待）时间；③数据传输率。
2）静态、动态RAM的存储原理、特点、动态刷新，主存与CPU之间的连接
①静态RAM静态RAM依靠双稳态电路（内部交叉反馈）存储信息，即一个双稳态电路单元存放一位二进制信息，一种稳态为0，另一种稳态为1。
只要电源正常就能长期保存信息，不需动态刷新，所以称为静态存储器。
一旦断电则信息将会丢失，属于易失性（挥发性）存储器。
与动态RAM相比，静态RAM的速度更快，功耗较大，集成度较低，常用于容量较小的存储器中。
②动态RAM动态RAM依靠电容暂存电荷来存储信息，电容充电至高电平为1，放电至低电平为0。
由于暂存电荷会逐渐泄漏，需要定期补充电荷来维持为1的存储内容，这种方法称为动态刷新。
由于需要动态刷新，所以称为动态存储器。
在电源正常并采取动态刷新的条件下，可以长期保存信息。
一旦断电则信息丢失，也属于易失性存储器。
与静态RAM相比，动态RAM功耗较小，集成度较高，但速度稍慢一些。
常用来构成容量较大的存储器。
③动态刷新在动态存储器中，定期对原存信息为1的电容补充电荷，称为动态刷新。
动态刷新的方法是：
存储器中各存储芯片同时按行地读出重写。
全部刷新一遍所允许的最大时间间隔称为最大刷新周期，一般为2ms。
动态刷新的安排方式有三种：
集中刷新、分散刷新、异步刷新，目前广泛采用后一种，或是利用DMA方式实现，或是设置专门的刷新逻辑，或是将刷新逻辑集成在存储芯片内部。
（2）要求理解理解静态、动态RAM的存储原理、特点、动态刷新、主存与CPU之间的连接。
（3）要求了解了解高速缓存和虚拟存储的基本思想；在给定条件下的存储器的逻辑设计。
第七章主机与外部设备的信息交换
（1）要求掌握
一、掌握总线、I/O接口的基本功能、组成、概念与分类，直接程序控制方式；熟练掌握中断方式（定义、特点、使用场合、中断接口、中断过程、中断向量）；DMA方式（定义、特点、使用场合、DMA过程）。
理解同步总线与异步总线（应答关系），系统总线的信号组成（理解信号类型，但不必死记每一条具体信号线）
●● 总线的分类方法
●● 并、串行总线的实际应用
●● 异步总线的控制方式的简单概念
●● 接口的分类方法及具体的分类
二、重点掌握程序中断的概念：
●● 中断作用
●● 中断过程
●● 向量中断
●● 中断周期
●● 中断接口的基本组成（参考图7-7的右半部）
三、掌握DMA方式的基本概念
●● 定义
●● DMA初始化
●● 与中断方式的区别（相同点与不同点）
第八章I/O设备
（1）要求掌握掌握键盘的基本工作原理，键盘软件扫描方法，显示器中显示存储器的作用是什么？
屏幕显示与显存之间的对应关系，磁盘中的信息组织方法与寻址信息，硬磁盘存储器的结构、记录原理、基本性能指标和概念。
（2）要求理解理解点阵成像原理，磁盘速度指标含义。
（3）要求了解了解I/O设备分类、主要技术指标及其含义；适配卡的基本组成。
3、考试题型及各章所占比例
（1）试题类型
●● 单项选择题
●● 填空题
●● 简答题
●● 程序分析与设计题
4、
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