计算机组成原理(第四版)复习重点及例子

1、计算机组成原理复习重点及要求第二章 运算方法和运算器1定点数的表示方法：掌握定点数的概念；掌握定点数的机器码表示（主要是原码、补码和移码）。2定点数的运算方法：掌握补码加减运算方法、溢出概念及检测方法。3定点运算器：掌握全加器的功能；掌握行波进位加减法器的结构及工作原理；理解多功能ALU的结构原理；掌握定点运算器的基本结构及其特点（包括单总线结构、双总线结构和三总线结构）。4浮点数的表示方法：掌握浮点数的概念；掌握浮点数表示的一般格式；掌握浮点数规格化表示的方法及其意义。5浮点数的运算方法：掌握浮点数的加减运算方法及步骤。第三章 存储系统1理解多级存储器体系结构的意义及各级存储器的主要作用。2

2、SRAM存储器：理解存储器芯片的逻辑结构（包括存储阵列、双译码方式、读写控制等）；掌握SRAM存储器芯片的外部引脚特征（包括地址、数据、控制引脚）；掌握SRAM存储器容量扩充方法（包括位扩展、字扩展、字位同时扩展，以及与CPU的连接等）。3DRAM存储器：掌握DRAM存储器的存储原理；理解DRAM存储器的刷新问题及刷新方法；掌握DRAM存储器芯片的外部引脚特征。4ROM存储器：掌握ROM存储器的种类；掌握EPROM的擦、写特点。5Cache存储器：掌握cache存储器的作用及工作原理，理解程序局部性原理的意义；掌握cache主存系统性能指标的计算方法（包括命中率、平均访问时间及效率）；掌握各种

3、主存与cache的地址映射方式及其特点，理解各种映射方式下的主存与cache的地址格式及其各字段的含义；理解替换策略对cache存储器的意义。6虚拟存储器：掌握虚拟存储器的作用及相关概念；掌握各式虚拟存储器的工作原理及特点（包括页式、段式和段页式虚拟存储器）；掌握各式虚拟存储器的地址变换过程，掌握各自的虚地址格式及其各字段的含义。第四章 指令系统1 指令系统的基本概念：掌握机器指令、指令系统、系列机、CISC、RISC等概念。2 指令格式：掌握指令格式的基本组成；掌握操作码及其设计方法；掌握地址码及其设计方法；理解指令字及指令字长度的相关概念。3 寻址方式：掌握各种指令及数据的寻址方式。4 典

4、型指令：掌握计算机系统典型指令的种类及其功能；掌握精简指令系统的主要特点。第五章 中央处理器1 CPU的功能和组成：掌握CPU的四项基本功能；掌握CPU的基本组成部件及其功能；掌握CPU内部数据通路的分析方法，特别注意避免数据通路使用上的冲突。2 指令周期：掌握指令周期、CPU周期（机器周期）、时钟周期的基本概念，以及它们之间的关系；掌握指令周期的分析方法（如何划分CPU周期、如何避免数据通路冲突、如何绘制指令周期流程图、如何确定各个CPU周期所需的控制信号等）。3 时序产生器和控制方式：理解时序信号的作用和体制。4 微程序控制器：掌握微程序控制的基本思想；掌握微命令、微操作（包括相容和相斥）

5、、微指令、微程序等概念；掌握微指令格式的基本组成及各部分的作用；掌握微程序控制器的基本组成及各部分的作用；充分理解机器指令与微指令之间的差别与联系。典型例题解题参考1设 x = 2-011×0.100101，y = 2-010×(-0.011110)，按浮点运算步骤，求 x + y 和x y。（舍入采用“0 舍 1 入”法。）解：为方便人工计算，设浮点数格式为：阶码 5 位，用双符号补码（即变形补码）表示，以便判断阶码是否溢出；尾数 6 位，用双符号补码表示，便于规格化处理。由于 y 未规格化，将其规格化为： y=2-011×(-0.111100)，于是有x浮 =

6、 11101，00.100101y浮 = 11101，11.000100 求阶差并对阶 由于 Ex补 = Ey补，所以无需对阶。 尾数相加、减 00 . 1 0 0 1 0 1 + 11 . 0 0 0 1 0 0 11 . 1 0 1 0 0 1 00 . 1 0 0 1 0 1 - 11 . 0 0 0 1 0 0 01 . 1 0 0 0 0 1 规格化处理 加法：尾数运算结果的符号位与最高有效数字位相同，所以未规格化，应执行向左规格化处理，即尾数左移 1 位，同时，阶码减 1，得11100，11. 010010 减法：尾数运算结果的符号位不一致，所以未规格化，应执行向右规格化处理，即尾

7、数右移 1 位，同时，阶码加 1，得11110，00.110000(1) 舍入处理加法：无需舍入。减法：由于尾数是正数的补码，且保护位为 1 ，按“0 舍 1 入”法，应作进位处理，结果为： 11110，00.110001判溢出 由于阶码两个符号位相同，所以阶码未溢出，运算结果正确，即x + y浮 = 11100，11.010010x + y = 2-100×(-0.101110)x - y浮 = 11110，00.110001x - y = 2-010×0.1100012设 x=2-101×(-0.010110)，y=2-100×0.010110，按浮

8、点运算步骤，求 x + y和x y。（舍入采用“0 舍 1 入”法。）解：为方便人工计算，设浮点数格式为：阶码 5 位，用双符号补码（即变形补码）表示，以便判断阶码是否溢出；尾数 6 位，用双符号补码表示，便于规格化处理。 由于x、y 均未规格化，先将其规格化为： x=2-110×(-0.101100)y=2-101×0.101100 于是有x浮 = 11010，11.010100y浮 = 11011，00.101100 求阶差并对阶Ex补 - Ey补=Ex补 + -Ey补=11010 + 00101=11111=(-1)10所以，ExEy ，Ex 应向 Ey 看齐，即 E

9、x 加1，Mx 右移 1 位，得x浮 = 11011，11.101010 (0)括弧中的 0 即为保护位。 尾数相加、减 1 1 . 1 0 1 0 1 0 (0) + 0 0 . 1 0 1 1 0 0 0 0 . 0 1 0 1 1 0 (0) 1 1 . 1 0 1 0 1 0 (0) - 0 0 . 1 0 1 1 0 0 1 0 . 1 1 1 1 1 0 (0) 规格化处理 加法：尾数运算结果未规格化，应向左规格化处理，即尾数左移 1 位，阶码减 1，得11010，00.101100 减法：尾数运算结果未规格化，应向右规格化处理，即尾数右移 1 位，阶码加 1，得11100，11.

10、011111(00) 舍入处理 均作舍去处理。 判溢出 由于阶码两个符号位相同，所以阶码未溢出，运算结果正确，即x + y浮 = 11010，00.101100x + y = 2-110×0.101100x - y浮 = 11100，11. 011111x - y = 2-100×(-0.100001)3试用16K×8 位的SRAM芯片构造64K×32 位的存储器，并实现与CPU的连接。解：存储器的组成及与CPU的连接如下图所示。4设某机采用段式虚拟存储器，其虚地址格式如下： 4位 10位 18位 基 号 段 号 段内字号则该机最多可允许2416个用户程序投