计算机组成复习(自己整理的)

1、第三章1、ALU（Arithmetic & Logic Unit）：算术逻辑运算单元，计算机中可以进行逻辑运算和算术运算的部件。例1：（2345.459）102103 3102 41015100 410-1 510-2 910-3例2：（11011.011）2124 123 022121 12-0 02-1 12-2 12-3=（27.375）10例3：（123.67）8182 281 38068-1 78-2=（83.）102、十进制（Decimal）、二进制（Binary）、八进制（Octal）、十六进制（Hexdecimal）数分别用D、B、Q、H来标志。例如：（1011）2（1011）

2、B1011B1011b（123.45）2（ 123.45 ）D 123.45D 123.45（2B.D）16=（2B.D）H=（43.8125）10=(53.64)Q3、十进制转化为R进制：转换方法整数部分：除以R取余，先得低位，直到商为0。小数部分：乘R取整，先得高位，直到积为0或者达到精度要求为止。例：（123.75）10=（ ？ ）2.11（123.75）10=（ ？ ）8173.64、写出X与Y的规格化浮点数。（1）X123.25（2）Y34/128（1）X（123.25）10 （.01）2 0. 27EX=+7=(+00111)2，MX=0. EX补=， MX 补=1. 则：X浮=

3、1 （2）Y（34/128 ） 10 （0.）2 0. 1000121EY=00001，MY=0. EY补=， MY 补=0. 则：Y浮= 0 循环冗余码CRC（Cyclic Redundancy Code），又称为多项式码。5、补码的加减运算的公式是：X+Y补 = X补 + Y补X-Y补 = X补 + -Y补例：已知X=+1011，Y=-0100，用补码计算X+Y和X-Y。写出补码： X补 =0,1011 Y补 =1,1100 -Y补 =0,0100 计算：确定发生溢出的情况：正数相加，且结果符号位为1；负数相加，且结果符号位为0；正数负数，且结果符号位为1；负数正数，且结果符号位为0；6、

4、双符号位判溢方法举例例：用补码计算X+Y和X-Y （1）X=+1000，Y=+1001（2）X=-1000，Y=1001Sf1 Sf2=01，正溢出Sf1 Sf2=11，无溢出Sf1 Sf2=00，无溢出Sf1 Sf2=10，负溢出7、机器数的移位运算：二进制数据（真值）每相对于小数点左移一位，相当于乘以2；每相对于小数点右移一位，相当于除以2。算术左移：符号位不变，高位移出，低位补0。算术右移：符号位不变，低位移出，高位正数补0，负数补1，即高位补符号位。例：设X0.1001,Y0.0101，求X补 ？0.10012X补 ？1.0010（溢出）X/2补？0.0100Y补 ？1.10112Y补

5、 ？1.0110Y/2补？1.11018、 原码乘法及实现1、手工乘法算法手工计算10111101，步骤：手工算法：对应每1位乘数求得1项位积，并将位积逐位左移，然后将所有的位积一次相加，得到最后的乘积。2、原码一位乘法算法： 假设X原=XS X1 X2 Xn ， Y原=YS Y1 Y2 Yn ， P=XY，PS是积的符号：符号位单独处理 Ps=Xs Ys 绝对值进行数值运算 |P|=|X|*|Y|例如：X=+1011，Y=-1101，用原码一位乘法计算 控制单元（Control Unit，CU）第4章第五章一个二进制位（bit）是构成存储器的最小单位；字节（8bits）是数据存储的基本单位。

6、单元地址是内存单元的唯一标志。存储器具有两种基本的访问操作：读和写。一、存储器的分类1、计算机存储系统中的存储器分类（1）按存储介质分类半导体器件：半导体存储器（RAM、ROM，用作主存）磁性材料：磁表面存储器（磁盘、磁带，用作辅存）光介质：光盘存储器（用作辅存）（2）按存取方式分类随机存取存储器：存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关（主存） 顺序存取存储器：存取时间和存储单元的物理位置有关 （磁盘、磁带）相联存储器：按内容访问。（3）按存储器的读写功能分类只读存储器（ROM）：一般隐含指随机存取。读写存储器（RAM）：一般隐含指随机存取。（4）按信息的

7、可保存性分类永久记忆的存储器：又称非易失性存储器，在断电后还能保存信息（辅存、ROM）非永久记忆的存储器：又称易失性存储器，在断电后信息丢失（主存中的RAM）（5）按在计算机系统中的作用分类主存储器：又称内存，为主机的一部分，用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。辅助存储器：又称外存，为外部设备，用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。2、计算机的主存储器分类主存的地位：在现代计算机中，主存储器处于全机的中心地位。 主存的分类：要求为随机存取、快速随机读写存储器（RAM）只读存储器（ROM）掩膜式只读存储器（MROM）可编程只读存储器(PROM)可擦除可编程序的只读存储器(

8、EPROM)电可擦除的可编程序的只读存储器(E2PROM)闪存(Flash memory) ：介于EPROM和E2PROM之间的永久性存储器二、主存储器的性能指标1、存储容量： 指存储器可容纳的二进制信息量，描述存储容量的单位是字节或位。量化单位：1K210 1M220 1G230 1T240存储器芯片的存储容量存储单元个数每存储单元的位数 2、存储速度：由以下3个方法来衡量。存取时间（Memory Access Time）：指启动一次存储器操作到完成该操作所需的全部时间。存取时间愈短，其性能愈好。通常存取时间用纳秒（ns109s）为单位。存储周期（Memory Cycle Time）：指存储

9、器进行连续两次独立的存储器操作所需的最小间隔时间。通常存取周期TC大于存取时间tA ，即TCtA。存储器带宽：是单位时间里存储器所能存取的最大信息量，存储器带宽的计量单位通常是位/秒（bps）或字节/秒，它是衡量数据传输速率的重要技术指标。 存储容量、速度和价格的关系：速度快的存储器往往价格较高，容量也较小。容量、速度和价格三个指标是相互制约的。一、随机读写存储器RAM： 静态存储器（SRAM）、 动态存储器（DRAM）SRAM存储器：特点：使用双稳态触发器表示0和1代码。电源不掉电的情况下，信息稳定保持（静态）。存取速度快，集成度低（容量小），价格高。常用作高速缓冲存储器Cache。DRAM

10、存储器的特点：使用半导体器件中分布电容上有无电荷来表示0和1代码。 电源不掉电的情况下，信息也会丢失，因此需要不断刷新。存取速度慢，集成度高（容量大），价格低。常用作内存条。SRAM和DRAM的对比：2、 只读存储器ROM几种非易失性存储器的比较：EDRAM，即增强型DRAM CDRAM，带Cache的DRAMEDO RAM (Extended Data Out RAM)。也称“扩展数据输出RAM”SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)，也称“同步DRAM”。 RDRAM (Rambus DRAM）DDR SDRAM（双倍速率SDRAM），简称DDR。2、 存储器容量扩

11、展的三种方法：从字长方向扩展、从字数方向扩展、从字长和字数方向扩展 字扩展2、字扩展分析地址：A10用于选择芯片A9A0用于选择芯片内的某一存储单元例5-1：设CPU有16根地址线，8根数据线，并用MREQ#作访存控制信号（低电平有效），用R/W#作读/写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：1K*4位SRAM；4K*8位SRAM；8K*8位SRAM；2K*8位ROM；4K*8位ROM；8K*8位ROM；及3：8译码器和各种门电路。要求：主存的地址空间满足下述条件：最小8K地址为系统程序区（ROM区），与其相邻的16K地址为用户程序区（RAM区），最大4K地址空间为系统程序区（

12、ROM区）。请画出存储芯片的片选逻辑，存储芯片的种类、片数画出CPU与存储器的连接图。第二步：选择芯片最小8K系统程序区8K*8位ROM，1片16K用户程序区8K*8位SRAM， 2片；4K系统程序工作区4K*8位SRAM， 1片。第三步，分配CPU地址线。CPU的低13位地址线A12A0与1片8K*8位ROM和两片8K*8位SRAM芯片提供的地址线相连；将CPU的低12位地址线A11A0与1片4K*8位SRAM芯片提供的地址线相连。例5-2： 设有若干片256K8位的SRAM芯片，问如何构成2048K32位的存储器？需要多少片RAM芯片？该存储器需要多少根地址线？画出该存储器与CPU连接的结

13、构图，设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、控制信号MREQ#和R/W#。解：采用字位扩展的方法。SRAM芯片个数：2048K/256K 32/8 = 32片每4片一组进行位扩展，共8组芯片进行字扩展片选：该存储器需要21条地址线A20A0，其中高3位用于芯片选择接到74LS138芯片的CBA，低18位接到存储器芯片地址。 高速缓冲存储器CacheCache是指位于CPU和主存之间的一个高速小容量的存储器，一般由SRAM构成。 Cache功能：用于弥补CPU和主存之间的速度差异，提高CPU访问主存的平均速度。设置Cache的理论基础，是程序访问的局部性原理。Cache的内容是主存部分内容的副

14、本，Cache的功能均由硬件实现，对程序员是透明的。Cache的速度比主存快510倍。Cache、主存与CPU的关系 CPU在读写存储器时，Cache控制逻辑首先要依据地址来判断这个字是否在Cache中，若在Cache中，则称为“命中”；若不在，则称为“不命中”。针对命中/不命中、读/写操作，Cache的处理是不同的：读命中：立即从Cache读出送给CPU；读不命中：通常有两种解决方法：A）将主存中该字所在的数据块复制到Cache中，然后再把这个字传送给CPU；B）把此字从主存读出送到CPU，同时，把包含这个字的数据块从主存中读出送到Cache中。写不命中：直接将该字写入主存中，且不再调入Ca

15、che；写命中：通常也有两种方法进行处理：写贯穿方法：同时对Cache和主存进行写操作；写回：只写Cache，仅当此Cache块被替换时，才将该块写入主存Cache的命中率命中率指CPU访问主存数据时，命中Cache的次数，占全部访问次数的比率；失效率就指不命中Cache的次数，占全部访问次数的比率。命中率h取决于程序的行为、Cache的容量、组织方式、块大小。若tc表示Cache的访问时间，tm表示主存的访问时间，则Cache/主存系统的平均访问时间ta为：Cache/主存系统的访问效率e:如何根据主存地址，判断Cache有无命中并变换为Cache的地址，以便执行读写。有三种地址映射方式：直

16、接映射全相联映射组相联映射Cache的数据块称为行，主存的数据块称为块，行与块是等长的；主存容量为2m块，Cache容量为2c行，每个字块中含2b字。三、替换算法1、随机替换算法2、先进先出算法（FIFO）3、最近最少使用算法（LRU）常用的写策略通常有写贯穿和写回两种 设计Cache主要考虑五个问题：第一，容量。第二，Cache中行的大小。第三，Cache的组织（地址映射方式）。第四，指令和数据共用同一个Cache还是分享不同Cache。第五，Cache的层次。虚拟存储器的实现方式有三种：段式、页式或段页式常见的外存储器有磁盘、磁带、光盘等特点：大都采用磁性和光学材料制成。与内存相比，容量大

17、，价格低，速度慢。在断电的情况下可以长期保存信息，所以称为永久性存储器。一般为顺序存取的存储器，即访问所需时间 与数据所在的地址相关。磁盘特点：是微型计算机系统中最重要的外部存储器。同时它又是重要的输入输出设备，它即可作为输入设备，又可作为输出设备。磁盘属于磁表面存储设备。它的信息存储是一种电磁转换过程，它是通过磁头与磁盘片的相对运动来实现。磁盘存储器由磁盘控制器、磁盘驱动器和磁盘盘片三部分构成。磁盘分为软磁盘存储器和硬磁盘存储器。存储保护包括两方面：存储区域保护和访问方式保护。存储区域保护：当多个用户共享主存时，应防止由于一个用户程序出错而破坏其他用户的程序和系统软件，以及一个用户程序不合法

18、地访问不是分配给它的主存区域。在虚拟存储系统中，通常采用页表保护、段表保护、键式保护和环保护方法。访问方式保护：对主存信息的使用可以有三种方式：读（R）、写（W）、执行（E） 第六章1、 指令寻址1、 顺序寻址方式2、 跳跃寻址方式2、 数据寻址第七章第3章 习题练习逻辑门（logic gates）与非门（NAND）或非门（NOR）异或门（XOR）同或门（XNOR）算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic & Logic Unit）1、计算机中的所有信息都以二进制表示的原因是（）。A. 信息处理方便 B. 运算速度快 C. 节约元器件 D. 物理器件特性所致 2、引入八进制和十六进制的目的

19、是（）。 A. 节约原件 B. 实现方便 C. 可以表示更大范围的数 D. 用于等价的表示二进制，便于阅读和书写。 3、108对应的十六进制形式是（）。 A. 6CH B. B4H C. 5CH D. 63H4、下列数中最小的数为（）。 A. （1001 0110）2 B. （63）8 C. （1001 0010）BCD D. （2F）165. 下列数中最小的数为（）。 A. （1110 0101）2 B. （93）10 C. （1001 0010）BCD D. （5A）166、负零的补码表示为（）。 A. 1 00. 00 B. 0 0000 C. 0 1111 D. 1 11117. 下列

20、编码中，零的表示形式是唯一的编码为（）。 A. 反码 B. 原码 C. 补码 D. 原码和补码8. 计算机内部的带符号整数大多用补码表示，一下是一些关于补码特点的叙述： （1）零的表示是唯一的 （2）符号位可以和数值部分一起参加运算 （3）和其真值的对应关系简单、直观 （4）减法和用加法来实现 以上叙述中，哪些选项是补码表示的特点？（）A.（1）、（2）B.（1）、（3） C. （1）、（2） 、（3）D. （1）、（2） 、（4） 9. 假定某数x=-100 1010，在计算机内部的表示为1011 0110B，则该数所用的编码方法是（）。 A. 原码 B. 反码 C. 补码 D. 移码10.

21、 在一般的计算机系统中，西文字符编码普遍采用（）。 A. BCD码 B. ASCII码 C. 格雷码 D. CRC码 参考答案： 1. D 2. D 3. A 4. D 5. D 6. B 7. C 8. D 9. C 10. B难点解答： 第3题：将各项转换成10进制数：A：6x161+12=96+12=108，其他各项以此类推。 第4题：将各项转换成10进制数： A:1x27 + 1x24 + 1x22 + 1x21= 128+16+4+2=150 B:6x81+3x80 = 48+3 = 51 C:按BCD码（具体见书上p66页）中的8421码计算： 高4位：8+1=9，低4位：4+2=

22、6，因此C项的值为96 D：2x161+15 = 32+15=47第5题：将各项转换成10进制数： A:1x27 + 1x26 + 1x25 + 1x22 +1x20= 128+64+32+4+1=229 B:9x101+3x100 = 93 C:按BCD码（具体见书上p66页）中的8421码计算： 高4位：8+1=9，低4位：2，因此C项的值为92 D：5x161+10 = 80+10=90第6题：详见书p69第9题：假设为1一个字节，即一个数用8位表示，A.原码： B.反码： C.补码：总结：1.负数的补码可采用“各位取反，末尾加1”+ 符号位得到。 2.负数的反码可采用“各位取反”+ 符

23、号位得到。第4章 复习要点1、 计算机的组成部分及功能 由运算器或称算术逻辑单元（Arithmetical and Logical Unit），控制器（Control Unit），存储器（Memory unit），输入设备(Input device)和输出设备(Output device)五大部件组成计算机，通常把输入设备和输出设备合称为I/O设备（输入输出设备），通常把控制器与运算器合称为中央处理器（Central Processing Unit-CPU）2、 运算器的主要功能以及组成运算器由：算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。运算器的基本功能是完成对各种数据的

24、加工处理，例如算术四则运算，与、或、求反等逻辑运算，算术和逻辑移位操作，比较数值，变更符号，计算主存地址等。运算器中的寄存器用于临时保存参加运算的数据和运算的中间结果等。运算器中还要设置相应的部件，用来记录一次运算结果的特征情况，如是否溢出，结果的符号位，结果是否为零等。计算机所采用的运算器类型很多，从不同的角度分析，就有不同的分类方法。从小数点的表示形式可分为定点运算器和浮点运算器。定点运算器只能做定点数运算，特点是机器数所表示的范围较小，但结构较简单。浮点运算器功能较强，既能对浮点数，又能对定点数进行运算，其数的表示范围很大，但结构相当复杂。从进位制方面分为二进制运算器和十进制运算器。一般

25、计算机都采用二进制运算器，随着计算机广泛应用于商业和数据处理，越来越多的机器都扩充十进制运算的功能，使运算器既能完成二进制的运算，也能完成十进制运算。计算机中运算器需要具有完成多种运算操作的功能，因而必须将各种算法综合起来，设计一个完整的运算部件。3、算术逻辑运算部件的功能运算器的功能是完成算术运算和逻辑运算计算机的算术运算是比较高级的，实际上只有一个加法运算，减法是通过取逆进行的；当算乘法的时候，采用的是移位运算，向右移位，除法则是向左移位，逻辑运算主要包括（与，或，否，异或等），从而完成电平（0低电平，1高电平）之间的切换，送出控制信号，协调计算机工作。4、定点运算器部件的功能与组成基本组

26、成包括：算术逻辑运算单元ALU：核心部件暂存器：用来存放参与计算的数据及运算结果，它只对硬件设计者可见，即只被控制器硬件逻辑控制或微程序所访问 通用寄存器堆：用于存放程序中用到的数据，它可以被软件设计者所访问。 内部总线：用于连接各个部件的信息通道。 其他可选电路设计定点运算器，如何确定各部件的功能和组织方式是关键，这取决于以下几个方面：指令系统机器字长机器数及其运算原理体系结构5、Am2901的组成及运行原理P100运算功能选择（表4.1）I5I4I3P100数据来源（表4.2）I2I1I0P100结果处理方案（表4.3）I8I7I6P103标志寄存器的接收与保持（表4.4）SSTP104形

27、成最低位进位输入信号Cin的逻辑（表4.5）SCIP104最低、最高位的移位输入信号的设计（表4.6）SSH1. CPU中能进行算术和逻辑运算的最基本的运算部件是（）。 A. 多路选择器 B. 移位器 C. 加法器 D. ALU2. ALU的核心部件是（）。 A. 多路选择器 B. 移位器 C. 加法器 D. 寄存器 参考答案：1. D 2. C状态寄存器：B忙位（busy bit） C3C0条件码位(condition code bit） TOP栈顶（top-of-stack，ST）ES错误汇总（error summary） SF堆栈标志（stack flag）PE精度错误（precisio

28、n error）UE下溢错误（underflow error） OE上溢错误（overflow error）ZE被零除错误（zero error） DE非规格化操作数错误（denormalized error）IE非法操作错误（Invalid error）控制寄存器：IC无穷大控制（infinity control）RC舍入控制（rounding control）PC精度控制（precision control）Exception Masks异常屏蔽字段标记寄存器（tag register）无符号数据（ Unsigned ）带符号数据（ Signed）循环冗余码CRC（Cyclic Redun

29、dancy Code） 压缩的（packed）非压缩（unpacked）第五章 复习要点1、指令以及指令系统的概念指示是命令旧时公文的一种，是上级对下级呈请的批示。另有解释，告诉计算机从事某一特殊运算的代码。如：数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令。指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫机器语言，它是软件和硬件的主要界面，从系统结构的角度看，它是系统程序员看到的计算机的主要属性。因此指令系统表 征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力，也决定了指令的格式和机器的结构。对不同的计算机在设计指令系统时，应对指令格式、类型及操作功能给予应有 的重视。2

30、、 指令的组成以及各组成部分的作用通常一条指令包括两方面的内容：操作码和操作数，操作码决定要完成的操作，操作数指参加运算的数据及其所在的单元地址。 在计算机中，操作要求和操作数地址都由二进制数码表示，分别称作操作码和地址码，整条指令以二进制编码的形式存放在存储器中。3、 程序计数器（Program Counter, PC）程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。4、 堆栈（Stack）堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端(称为栈顶(top)对数据项进行插入和删除。要点：堆，顺序随意。栈，后进先出(Last-In/First-Out)。5、 堆栈指针（Stack Poin

31、ter, SP）6、 形式地址（formal address）与有效地址 （EA；effective address）形式地址：指令字结构中给定的地址量。对形式地址的进一步计算可以得到操作数的实际地址，从而获取操作数。有效地址EA是一16位无符号数，表示操作数所在单元到段首的距离即逻辑地址的偏移地址.7、 寻址方式（8种）寻址方式就是寻找操作数或操作数地址的方式。(1) 立即数寻址(2) 直接寻址(3) 寄存器寻址、寄存器间接寻址(4) 变址寻址(5) 相对寻址(6) 间接寻址(7) 基址寻址(8) 堆栈寻址1. 假定指令的操作数地址给出的是存储地址，则该操作数采用的是（）寻址方式。 A. 立

32、即 B. 直接 C. 基地址 D. 变地址2. 假定指令的操作数地址给出的是操作数本身，则该操作数采用的是（）寻址方式。 A. 立即 B. 直接 C. 基地址 D. 变地址3. 寄存器间接寻址的操作数存放在（）中。A. 通用寄存器 B. 存储单元 C. 程序计算器 D. 堆栈4、假设某条指令的一个操作数采用一次间接寻址方式，指令中给出的地址码为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为38B8H，地址38B8H中的内容为88F9H，则该操作数的有效地址为（）。 A. 1200H B. 12FCH C. 38B8H D. 88F9H5. 假设某条指令的一个操作数采用

33、寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为38B8H，地址38B8H中的内容为88F9H，则该操作数的有效地址为（）。 A. 1200H B. 12FCH C. 38B8H D. 88F9H6、栈是一块采用（）方式进行数据存储的存储区，在大多数系统中，栈位于高端地址空间，向低地址方向动态增长。 A. 顺序访问 B. 随机访问 C. 先进先出 D. 先进后出7、一次间接寻址指令中给出的地址码为2000H，地址为2000H的存储单元中的内容为3000H，地址为3000H的存储单元的内容为4000H，而

34、4000H单元的内容为5000H，则该操作数的有效地址是多少？该操作数的值是多少？解答： 间接寻址方式的指令中给出的地址码是一个间接地址，即操作数地址的地址。因此，操作数的有效地址应该是地址码2000H中的内容，即3000H；有效地址所指出的存储单元的内容操作数，即4000H是操作数。8、假设地址为1200H的存储单元中的内容为120CH，地址为120CH的存储单元的内容为38B8H，而38B8单元的内容为88F9H。说明以下各种情况下操作数的有效地址和操作数分别是多少？（1）操作数采用变址寻址，变址寄存器中的值为12，指令中给出的形式地址为1200H。（2）操作数采用间接寻址，指令中给出的地

35、址码为120CH。（3）操作数采用寄存器间接寻址，指令中给出的寄存器编号为8,8号寄存器的内容为1200H。 解答： （1）有效地址为000CH+1200H=120CH，操作数为38B8H。 （2）有效地址为38B8H，操作数为88F9H。 （3）有效地址为1200H，操作数为120CH。选择题参考答案：1. B 2. A 3. B 4. B 5. A 6. D 第六章 复习要点1、控制器的作用、分类和组成作用：数据缓冲：由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高，故在控制器中必须设置一缓冲器。在 输出时，用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据，然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数

36、据传送给I/O设备；在输入时，缓冲器则用于暂存从I/O设 备送来的数据，待接收到一批数据后，再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。差错控制：设备控制器还兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误，通常是将差错检测码置位，并向 CPU报告，于是CPU将本次传送来的数据作废，并重新进行一次传送。这样便可保证数据输入的正确性。数据交换：这是指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者，是通过数据总线，由CPU并行地把数据写入控制器，或从控制器中并行地读出数据；对于后者，是设备将数据输入到控制器，或从控制器传送给设备。为此，在控制器中须设置数据寄存器。状态说明：

37、标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供CPU了解。例如，仅当该设备处于发送就绪 状态时，CPU才能启动控制器从设备中读出数据。为此，在控制器中应设置一状态寄存器，用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄存器的内容 读入后，便可了解该设备的状态。接收和识别命令：CPU可以向控制器发送多种不同的命令，设备控制器应能接收并识别这些命令。为此， 在控制器中应具有相应的控制寄存器，用来存放接收的命令和参数，并对所接收的命令进行译码。例如，磁盘控制器可以接收CPU发来的Read、Write、 Format等15条不同的命令，而且有些命令还带有参数；相应地，在磁盘控制器中有多个寄存器和命令

38、译码器等。地址识别：就像内存中的每一个单元都有一个地址一样，系统中的每一个设备也都有一个地址，而设备控制器又必须能够识别它所控制的每个设备的地址。此外，为使CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据，这些寄存器都应具有唯一的地址。分类：控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，组成：由程序计数器PC、指令寄存器IR 、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。2、 指令的执行步骤取指令、分析指令、执行指令、取下一条指令1、首先是取指令和分析指令。按照程序规定的次序，从内存储器取出当前执行的指令2、送到控制器的指令寄存器中，对所取的指

39、令进行分析，即根据指令中的操作码确定计算机应进行什么操作3、根据指令分析结果，由控制器发出完成操作所需的一系列控制电位，以便指挥计算机有关部件完成这一操作4、为下一条取指令作好准备3、 硬连(布)线控制器的组成硬布线控制器主要由组合逻辑网络、指令寄存器和指令译码器、节拍电位/节拍脉冲发生器等部分组成，其中组合逻辑网络产生计算机所需的全部操作命令，是控制器的核心。4、 指令寄存器IR指令寄存器（Instructions Register,IR ）用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成

40、。为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。 指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。5、 ADD、MVRR以及OUT指令的执行步骤和控制命令6、教学计算机基本指令的执行步骤 1. CPU中控制器的功能是（）。 A. 产生时序信号 B. 控制从主存取出一条指令 C. 完成指令操作码译码 D. 完成指令操作码译码，并产生操作控制信号2. 冯诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU依据（）来区分它们。 A. 指令和数据的表示形式不同 B. 指令和数据的寻址方

41、式不同 C. 指令和数据的时间点不同 D. 指令和数据的地址形式不同3. 下列有关控制器各部件功能的描述，错误的是（）。A. 控制单元是其核心部件，用于对指令操作码译码并生成控制信号 B. PC称为程序计数器，用于存放将要执行的指令的地址 C. 通过将PC按当前指令长度增量，可实现指令的按序执行 D. IR称为指令寄存器，用来存放当前指令的操作码4. 下列有关程序计数器PC的叙述中，错误的是（）。 A. 每条指令执行后，PC的值都会被改变 B. 指令顺序执行时，PC的值总是自动加1 C. 调用指令执行后，PC的值一定是被调用过程的入口地址 D. 无条件转移指令执行后，PC的值一定是转移目标地址

42、5. 下列有关指令和微指令之间关系的描述中，正确的是（）。 A. 一条指令的功能通过执行一条微指令来实现 B. 一条指令的功能通过执行一个微程序来实现 C. 一条微指令的功能通过执行一条指令来实现 D. 一条微指令的功能通过执行一个微程序来实现6. 相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点（）。A. 指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易 B. 指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难 C. 指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易 D. 指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难参考答案：1. D 2. C 3. D 4. B 5. B 6. D 第七章 复习要点1、存储器的分类一、RAM(Ran

43、dom Access Memory，随机存取存储器)二、ROM(READ Only Memory，只读存储器)1、计算机存储系统中的存储器分类（1）按存储介质分类半导体器件：半导体存储器（RAM、ROM，用作主存）磁性材料：磁表面存储器（磁盘、磁带，用作辅存）光介质：光盘存储器（用作辅存）（2）按存取方式分类随机存取存储器：存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关（主存） 顺序存取存储器：存取时间和存储单元的物理位置有关 （磁盘、磁带）相联存储器：按内容访问。（3）按存储器的读写功能分类只读存储器（ROM）：一般隐含指随机存取。读写存储器（RAM）：一般隐含

44、指随机存取。（4）按信息的可保存性分类永久记忆的存储器：又称非易失性存储器，在断电后还能保存信息（辅存、ROM）非永久记忆的存储器：又称易失性存储器，在断电后信息丢失（主存中的RAM）（5）按在计算机系统中的作用分类主存储器：又称内存，为主机的一部分，用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。辅助存储器：又称外存，为外部设备，用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。2、随机访问存储器（Random Access Memory, RAM）3、静态随机访问存储器（Static RAM，SRAM）4、动态随机访问存储器（Dynamic RAM，DRAM）5、预充电延迟与刷新的区别6、

45、片选信号（Chip Select Signal，CS）7、只读存储器（Read Only Memory，ROM）8、可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）9、可擦除可编程只读存储器（Erasable PROM，EPROM）10、电可擦除可编程只读存储器（E2PROM或者EEPROM） 11. 高速缓存（cache）12. 程序访问的局部性原理13. 直接映射14. 全相连映射15. 组相连映射 1. 下列有关半导体存储器组织的叙述中，错误的是（）。 A. 存储器的核心部分是存储体，由若干存储单元组成 B. 存储单元由若干个存放0或1的存储元件构成 C. 一个存储单元有一

46、个编号，就是存储单元的地址 D. 同一个存储器中，每个存储单元的宽度可以不同2. 若计算机的主存储器容量为1GB，也就等于（）。 A. 230个字节 B. 1030个字节 C. 29个字节 D. 109个字节3. 在存储器分层体系结构中，存储器速度从最快到最慢的排列顺序是（）。 A. 寄存器-主存-cache-辅存 B. 寄存器-主存-辅存-cache C. 寄存器-cache-辅存-主存 D. 寄存器-cache-主存-辅存参考答案：1. D 2. A 3. D一、填空（写出英语术语的中文含义，共10题，每题1分，共10分并请将答案填入答题纸的相应位置中）SRAM静态随机存储器PROM可编程

47、只读存储器/WE 读写命令信号SISC 简单指令系统计算机AR 地址寄存器Cache高速缓冲存储器CPU 中央处理器Timing节拍发生器PC 程序计数器 ALU 算术与逻辑运算部件二判断题（共10题，每题2分，共20分，将判断结构填入答题纸中的相应位置）1.同一数据，其移码与补码的区别是符号位相同数值位相反（1）2.内存芯片的/WE信号无效，CPU肯定不能对其写（2）3.包含性原则是指：外层的信息一定是内层中部分信息的一个复制品（3）4.指令系统是硬件系统与软件系统的分解面和接口（4）5.奇偶校验能校验并纠正一位错，但不是检测2位错（5）6.运算器的最低进位信号Cin，可接收1或0或Ci（状

48、态）（6）7.字扩展的各内存芯片必须分时工作（7）8.CPU读一次内存或IO，通常分为取地址和读信息两步（8）9.普通存储器按地址访问，而相联存储器可以按内容访问（9）10.程序的局部性原理指时间、空间和长度三个方面的局部性（10）三单项选择题 共10题，每题2分，共20分，将每题中选一个正确选项，并将对应的选项字母填入答题纸中（若没有正确的就写“无”）1.一条机器指令，通常由控存中的A一条微指令解释B.微指令没有解释C若干条微指令解释D.下地址解释2.规格化和隐藏位技术是为了A提高命中率和提高速度B.提高存储空间和提高。速度C提高存放浮点数的可靠性D.使浮点数表示标准化和提高表示难度3用于存

49、放下一条指令地址的寄存器称为A指令译码器B.程序计数器C指令寄存器D.程序状态字寄存器4.Flag寄存器（也称PSW寄存器）是A指令译码器B.指令寄存器C程序计数器D.程序状态字寄存器5.计算器中的浮点运算器通常由A一个定点运算器组成B.与定点运算器无关C一个定点和一个浮点运算器组成D.两个定点运算器组成(处理阶码处理尾数)7.指令的地址码可以是A操作码与数据码B.寄存器编码或内存地址或数据本身C数据码与状态码D.状态操作码或数据码8.控制器提供控制信号的方法有（连线生成和微程序）A派生法与生成法B.查表法与郁闷法C查表法与生成法D.产生法与生成法9.CISC的IS追求的主要目标是A以精简、高效换取系统性能B.以系统性能换取精简、高效C以复杂、完备换取编程效率D.以编程效率换取复杂、完备10.16位字长的CPU，运算器进行FFFFH+0010H运算，是否溢出？溢出状态是指A是，向更高位有进位B.否，补码运算结果超出表示范围C是，运算结果超出表示范围D.否，向更高位有进位四简答题（共5题，每题4分，共20分，并将答案填入答题纸中） 简述“控存”（其中需要考虑存放内容的两方面） 写出Cache的三种基本地址映像 简述控