计算机组成原理教案

教案

授课课程：计算机组成原理

使用教材：计算机组成原理唐朔飞主编课程类别：必修课

授课班级：计算机科学 ___

前言

本教案基于“ 面向21世纪课程教材”-普通高等教育“十一五”国家级规划教材唐朔飞编著的“计算机组成原理”第二版。教案包括：课程总体设计；实验内容设计；研究型教学设计；章节设计；单元设计等。

课程总共64学时，其中理论课程48学时，实验16学时。研究型教学内容不占课堂学习学时，在实际教学的执行中，可根据具体情况，选择部分研究型教学内容。

在教学过程中，可综合应用各种教学手段和教学模式，包括混合式教学及翻转课堂等，并充分利用慕课、微课等电子资源。

目录

一总体教学设计 (7)

1.1教学目的和要求 (8)

1.2教学手段和教学方法 (8)

1.2.1教学手段 (8)

1.2.2 教学方法 (9)

1.3 把前沿内容引进课堂 (10)

1.4教材与参考资料 (10)

1.5教学内容和安排 (10)

1.5.1课堂教学内容及安排 (12)

1）计算机系统概论（2学时） (12)

（1）．教学内容 (12)

（2）．基本要求 (12)

（3）．重点和难点 (12)

2）运算方法和运算器（10学时） (13)

（1）．教学内容 (13)

（2）．基本要求 (13)

（3）．重点和难点 (13)

3）存储器及存储系统（10学时） (13)

（1）．教学内容 (13)

（2）．基本要求 (14)

（3）．重点和难点 (14)

4）指令系统（4学时） (14)

（1）．教学内容 (14)

（2）．基本要求 (14)

（3）．重点和难点 (15)

5）中央处理器（10学时） (15)

（1）．教学内容 (15)

（2）．基本要求 (15)

（3）．重点和难点 (15)

6）总线系统（2学时） (15)

（1）．教学内容 (15)

（2）．基本要求 (16)

（3）．重点和难点 (16)

7）输入输出系统（8学时） (16)

（1）教学内容 (16)

（2）基本要求 (16)

（3）重点和难点 (16)

1.5.2实践教学及安排 (16)

1）运算器实验I (17)

2）运算器实验II (17)

3）．存储器及存储系统 (18)

4）．基础汇编语言程序设计 (18)

5）．微程序验证实验 (19)

6）．微程序设计实验 (19)

7）．输入输出系统 (19)

1.6 研究型教学 (20)

1.6.1 研究性教学训练载体的设计 (20)

1.6.2 研究性教学实施计划 (21)

1.6.3. 研究性专题指导书 (22)

研究性专题一：多体交叉存储器设计 (22)

研究性专题二：微程序控制器和微程序设计 (22)

研究性专题三：中断控制器及中断服务程序设计 (24)

1.7 成绩考核 (25)

二、章节教学设计 (26)

2.1 第一章计算机系统概论教学设计 (26)

2.1.1教学内容介绍 (26)

2.1.2教学目的 (26)

2.1.3重难点分析 (26)

2.1.4案例 (27)

2.1.5教学方法和手段 (27)

2.1.6小结 (27)

2.1.7作业 (27)

2.2 第二章计算机的发展及应用教学设计 (28)

2.2.1教学内容介绍 (28)

2.2.2教学目的 (28)

2.2.3教学方法和手段 (28)

2.3 第三章系统总线教学设计 (28)

2.3.1教学内容介绍 (28)

2.3.2教学目的 (28)

2.3.3重难点分析 (29)

2.3.4案例 (29)

2.3.5教学方法和手段 (29)

2.3.6小结 (30)

2.3.7作业 (30)

第3章题 5、8、14 (30)

2.4 第四章存储器教学设计 (30)

2.4.1教学内容介绍 (30)

2.4.2教学目的 (30)

2.4.3重难点分析 (31)

2.4.4案例 (31)

2.4.5教学方法和手段 (31)

2.4.6小结 (32)

2.4.7作业 (32)

2.5 第五章输入输出系统教学设计 (32)

2.5.1教学内容介绍 (32)

2.5.2教学目的 (32)

2.5.4案例 (33)

2.5.5教学方法和手段 (33)

2.5.6小结 (34)

2.5.7作业 (34)

2.6 第六章计算机的运算方法教学设计 (34)

2.6.1教学内容介绍 (34)

2.6.2教学目的 (35)

2.6.3重难点分析 (35)

2.6.4案例 (35)

2.6.5教学方法和手段 (36)

2.6.6小结 (36)

2.6.7作业 (36)

2.7 第七章指令系统教学设计 (36)

2.7.1教学内容介绍 (36)

2.7.2教学目的 (37)

2.7.3重难点分析 (37)

2.7.4案例 (37)

2.7.5教学方法和手段 (37)

2.7.6小结 (38)

2.7.7作业 (38)

2.8 第八章CPU的结构和功能教学设计 (38)

2.8.1教学内容介绍 (38)

2.8.2教学目的 (38)

2.8.3重难点分析 (39)

2.8.4案例 (39)

2.8.5教学方法和手段 (39)

2.8.6小结 (39)

2.8.7作业 (39)

2.9 第九章控制单元的功能教学设计 (40)

2.9.1教学内容介绍 (40)

2.9.2教学目的 (40)

2.9.3重难点分析 (40)

2.9.4案例 (40)

2.9.5教学方法和手段 (40)

2.9.6小结 (41)

2.9.7作业 (41)

2.10 第十章控制单元的设计教学设计 (41)

2.10.1教学内容介绍 (41)

2.10.2教学目的 (41)

2.10.3重难点分析 (42)

2.10.4案例 (42)

2.10.5教学方法和手段 (42)

2.10.6小结 (42)

三、教学单元设计 (43)

3.1教学单元1 (43)

3.2教学单元2 (43)

3.3教学单元3 (44)

3.4教学单元4 (44)

3.5教学单元5 (45)

3.6教学单元6 (46)

3.7教学单元7 (46)

3.8教学单元8 (47)

3.9教学单元9 (48)

3.10教学单元10 (48)

3.11教学单元11 (49)

3.12教学单元12 (49)

3.13教学单元13 (50)

3.14教学单元14 (51)

3.15教学单元15 (52)

3.16教学单元16 (52)

3.17教学单元17 (53)

3.18教学单元18 (54)

3.19教学单元19 (54)

3.20教学单元20 (55)

3.21教学单元21 (55)

3.22教学单元22 (56)

3.23教学单元23 (57)

3.24教学单元24 (57)

一总体教学设计

本课程讲述单机系统计算机各部件和系统的组成原理及其内部工作机制，使学生能够掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成整机系统的技术。课程主要内容包括：计算机的发展概况、计算机的分类和应用、计算机的层次结构；计算机中数据的表示方法及其主要部件；计算机内部的指令系统；如指令格式、指令类型、寻址方式等、计算机内部的存储系统；存储介质的存储原理以及今后的发展方向；CPU的逻辑组成和工作过程；常用输入/输出设备的结构和工作原理：输入/输出系统的组成，CPU与外设间传送数据的控制方式等。

课程首先讲述冯诺依曼结构计算机的五大部件：运算器、控制器、I/O和存储器系统。然后，面向ALU和CU，从数据的表示方法、运算方法、运算部件、控制器讲述计算机的基本运行原理。最后介绍硬布线逻辑和微程序控制器的原理。课程按照由系统整体概貌介绍开始，沿着核心的部件CPU的功能展开，介绍运算器和控制器的工作原理，再分析控制器的设计方法和工作原理，由浅入深、循序渐进，使学生理解计算机各个部件的工作原理，教学整体思路的示意图如图1所示。

图1 课程内容之间的关系图

1.1教学目的和要求

1、教学目标

计算机组成原理是计算机科学与技术专业的专业基础课程，其教学目标是：理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。

通过本课程的学习，理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。对计算机硬件新技术以及发展方向有一定的了解，为进一步学习计算机专业后继课程打下良好基础。

通过本课程的学习，学生应达到如下能力：

1.掌握计算机组成的基本理论知识和工程基础知识，了解计算机硬件的发展现状和趋势。

2. 能够运用计算机组成的基本原理和方法，对计算机硬件系统中的实际问题进行分析、计算和设计。

3. 具有不断自主学习和适应学科发展的能力。

2、教学要求

（1）了解计算机的发展历史和最新动态，形成对计算机整机系统总体的认识，掌握计算机各个部件的基本工作原理、基本思想与基本设计方法。

（2）理解计算机系统中硬件与软件的关系，具有一定的利用算法设计计算机功能部件的能力。

（3）掌握典型计算机系统中的控制器的设计方法，具备对整机系统进行分析设计的基本能力。

1.2教学手段和教学方法

1.2.1教学手段

（1）采用多媒体和板书配合，使用图片、视频等丰富教学演示，激发学生的学习兴趣。

（2）采用案例分析的方法，提高对计算机各个部件工作原理的认识。

（3）理论与实践相结合，加强实践教学，使学生在实验过程中，理解计算机各个部件的工作原理，提高对部件的设计开发能力。

（4）创建仿真环境，使学生能够对部件设计中相关的问题进行设计和调试，提高实验教学的效率。

（5）采用研究型的教学方法，引导学生进行研究型的学习，拓展学生的探索研究能力。

（6）利用网络教学平台进行翻转教学和混合式的教学。

1.2.2 教学方法

（1）启发式和研究型的教学方法

计算机组成原理属于硬件类的课程，而通过语言描述硬件的构成和原理比较抽象，有时也不太好理解。根据上课的同学都有数字电子技术基础的特点，为了提高学习效率，采用启发式的教学模式，以学习过的知识为基础，提出问题，并启发引导同学积极思维，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，在引入计算机组成原理的知识点，达到举一反三、触类旁通的目的。同时，设计适中的探索性的研究题目，这些题目在书本、网络上没有直接的答案，促进自主学习的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

（2）任务驱动式的教学法

针对每一章节的教学目标，都设置一定数量的问题和课后习题，采用任务式驱动教学法，增强学习目的性和针对性。充分利用网络，对同学所做习题中出现的问题及时纠正、反馈，提高学习效率。

（3）理论与实践相结合

计算机组成原理课程的部分内容比较复杂，如微程序设计部分的内容，比较抽象，不易理解。为了解决这些问题，一方面采用动画演示的方法，使学生提高感性认识。另外，采用仿真的方法，提高教学效果。提供给学生微程序设计的仿真环境，使他们在仿真环境中，通过跟踪指令的执行过程，理解计算机部件的控制过程和原理。充分发挥实

验室的作用，通过一系列的实验，使理论与实践相结合，同学通过实际的操作、通过电路和程序的设计、调试，达到课程的教学目标。

1.3 把前沿内容引进课堂

在教学中与时俱进，优化课程内容，与计算机发展保持同步，注重介绍计算机系统的最新研究和应用进展。主要介绍：1）Cache；2）流水线；3）多体交叉存储器；4）RISC ；5）MIPS等。

1.4教材与参考资料

教材：唐朔飞．计算机组成原理．北京：高等教育出版社，2011．

主要参考资料：

[1] 白中英．计算机组成原理．北京：科学出版社，2010．

[2] 唐朔飞．计算机组成原理：学习指导与习题解答．北京：高等教育出版社，

2006．

[3] 薛胜军．计算机组成原理．武汉：华中科技大学出版社，2010．

[4] 薛胜军．计算机组成原理学习指导与实验．武汉：华中科技大学出版社，

2006．

[5] Patterson D A，Hennessy J L．Computer Organization and Design：The

Hardware/Software Interface．China Machine Press，2006．

1.5教学内容和安排

本课程总计64课时，其中课堂讲授48课时，实验教学16课时。总体安排如下：

1.5.1课堂教学内容及安排

1）计算机系统概论（2学时）

（1）．教学内容

计算机发展历程，计算机软件系统和硬件系统的组成和特点，计算机的工作过程，计算机的层次结构。

（2）．基本要求

（1）了解计算机硬件系统的基本组成和指令的执行过程，了解软件的种类和特点。

（2）掌握描述计算机系统的性能参数，包括：吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间、MIPS等。

（3）理解计算机系统层次结构的定义。

（3）．重点和难点

重点：冯诺依曼结构计算机的组成和特点。

难点：计算机系统的层次结构。

2）运算方法和运算器（10学时）

（1）．教学内容

数制与编码，定点数的表示和运算，浮点数的表示和运算，算术逻辑单元ALU。（2）．基本要求

①掌握进位计数制及其相互转换方法，掌握真值和机器数、BCD码、字符与字符串、校验码的表示方法。

②掌握定点小数和整数的表示，包括原码、反码、补码和移码表示，掌握各种机器码的特点和数的表示范围。

③掌握定点数的移位运算、原码及补码加减运算的方法、溢出的概念与检测方法。

④理解定点乘法运算和除法运算的工作原理。

⑤理解ALU的功能、设计方法和工作原理。

⑥掌握浮点数的表示和规格化表示方法。

⑦掌握浮点运算方法，了解浮点运算器的组成和原理。

⑧了解文字与字符串的表示方法。

⑨了解算术逻辑单元ALU的功能和结构。

（3）．重点和难点

重点：机器码的转换，定点和浮点运算算法。

难点：定点运算器和浮点运算器的工作原理和设计方法。

3）存储器及存储系统（10学时）

（1）．教学内容

存储器的分类、层次化结构，SRAM、DRAM芯片的结构、工作原理，主存储器与CPU 的连接，双端口存储器，多模块存储器，高速缓冲存储器（Cache）和虚拟存储器。

（2）．基本要求

①了解主存储器的技术指标与存储系统的分类、层次化结构特点。

②理解SRAM、DRAM的组成和工作原理。

③了解flash和只读存储器的组成和工作原理。

④掌握主存储器与CPU的连接的方法。

⑤了解双端口存储器、多模块存储器的组成和工作原理。

⑥掌握Cache的基本工作原理，掌握Cache和主存之间的映射方式，了解各种替换策略的优缺点。

⑦掌握虚拟存储器概念，理解段式、页式、段页式虚拟存储器的工作原理，了解各种替换策略的特点。

（3）．重点和难点

重点：各种存储器的工作原理，结构特点。

难点：存储器系统的组织。

4）指令系统（4学时）

（1）．教学内容

指令的基本格式，扩展操作码指令格式，指令的寻址方式、功能和分类，CISC和RISC的基本概念。

（2）．基本要求

①理解指令的基本格式及各个组成部分的功能。

②掌握指令字扩展的方法。

③掌握指令和数据的寻址方式。

（3）．重点和难点

重点：指令格式，寻址方式。

难点：指令字的扩展。

5）中央处理器（10学时）

（1）．教学内容

CPU的功能和基本组成，机器指令的执行过程，数据通路的功能和基本结构，控制器的功能和工作原理，指令流水线的基本概念。

（2）．基本要求

①掌握CPU的基本组成和功能。

②掌握典型指令的指令周期，能够用方框语言表示指令周期。

③了解时序产生器的功能和工作原理。

④掌握微程序控制器的工作原理和设计方法。

⑤理解硬布线控制器的组成和工作原理。

⑥了解流水线的工作原理。

（3）．重点和难点

重点：CPU的组成和工作原理，指令的执行过程。

难点：微程序设计原理和方法。

6）总线系统（2学时）

（1）．教学内容

总线概述，总线仲裁，总线操作和定时，总线标准。

（2）．基本要求

①了解总线的功能、组成及性能指标。

②了解集中仲裁方式和分布仲裁方式。

③了解同步定时方式异步定时方式。

④掌握总线的控制方式和总线的通信方式。

（3）．重点和难点

重点：总线的组成和功能。

难点：总线的控制方式。

7）输入输出系统（8学时）

（1）教学内容

I/O系统的基本概念，I/O接口（I/O控制器），I/O方式。

（2）基本要求

①了解I/O接口的功能和基本结构， I/O端口及其编址的基本方法。

②掌握I/O的程序查询方式、程序中断方式、DMA信息交换方式。

③了解通道方式的基本原理。

（3）重点和难点

重点：外部设备和系统进行信息交换的原理、接口组成。

难点：中断和DMA控制器的组成和工作原理。

1.5.2实践教学及安排

实验教学安排7个实验，共16个学时，具体时间安排如下：

实验内容介绍：

1）运算器实验I

实验目的：

了解脱机操作下AM2901运算器的功能与控制信号的使用，了解运算器AM2901的内部结构及工作时序，观察运算器运算的结果对状态标志的影响。

实验内容：

AM2901运算器的功能，AM2901的级联用法，运算器的组成和控制原理。

2）运算器实验II

实验目的：

深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，掌握用AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用，观察指令执行的结果对状态标志的影响；了解4片AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。

实验内容：

①寄存器的立即数赋值；

②寄存器算数运算；

③逻辑运算

④移位运算

⑤联合移位运算

3）．存储器及存储系统

实验目的：

在教学计算机上设计、实现并调试出存储器容量扩展的实验内容。要求：

1)理解计算机内存储器的功能、组成知识；

2)掌握静态存储器芯片的读写原理及其组成教学计算机存储器系统的方法（即字、

位扩展技术），控制其运行的方式；

实验内容：

①要完成存储器容量扩展的教学实验，需为扩展存储器选择一个地址，并注意读写

和OE等控制信号的正确状态；

②用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（28

系列芯片）在读写上的异同；

③用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看

结果是否正确；

④用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM（28系列芯片）进

行读写，用D命令查看结果是否正确；如不正确，分析原因，改写程序，重新运行。

4）．基础汇编语言程序设计

实验目的：

①学习和了解TH-union教学实验系统硬件组成；

②学习和了解TH-union教学实验系统监控命令的用法；

③学习和了解TH-union教学实验系统的指令系统；

④学习简单的TH-union教学实验系统汇编程序设计；

实验内容：

①学习联机使用TH-union教学实验系统和仿真终端软件PCEC.

②使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命

令修改存储器内容；

③使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运

行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况。

5）．微程序验证实验

实验目的：

①了解微程序控制器的功能、组成；

②理解典型机器指令的控制流程；

实验内容：

看懂TH-union教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令）的功能、格式和执行流程，注意各操作功能所对应的控制信号的作用。

6）．微程序设计实验

实验目的：掌握微程序控制的设计方法

实验内容：

设计实验系统中不存在的机器指令，写出其指令格式、各个字段的含义、功能描述，并在教学计算机上进行调试，验证其正确性。

7）．输入输出系统

实验目的：

加深理解计算机系统中断工作的原理及处理过程。学习和掌握中断产生、响应、处理等技术；

实验内容：

①扩展开中断指令EI、关中断指令DI、中断返回指令IRET不能用汇编命令输

入，只能用E命令输入指令的机器代码。

②确定中断向量表地址。中断向量表的高12位由数据开关确定为（0010 0100

0000）。三级中断对应的中断向量为2404H、2408H、240CH。当有中断请求且

被响应后，将执行存放在该中断的中断向量所指向的内存区的指令。

③填写中断向量表。在上述的2404H、2408H、240CH地址写入三条JR 转移指

令，JR指令的OFFSET是偏移量，但在PCEC16中输入时，用户不需要计算偏

移量，直接输入要转向的绝对地址即可。

④编写中断服务程序。中断服务程序可以放在中断向量表之后，中断服务程序

可实现在程序正常运行时在计算机屏幕上显示与优先级相对应的不同字符；

⑤写主程序。可编写一死循环程序，要求先开中断。

1.6 研究型教学

计算机组成原理研究性教学是针对《计算机组成原理》的理论和实验教学内容的拓展和延伸，是计算机组成原理教学的重要环节。

研究性教学的指导思想是在本课程理论和基本实验的基础上，创造学生独立思考和工程设计的实践环境，使学生在掌握计算机各部件的基本结构和工作原理的基础上，帮助同学建立计算机时间-空间和整机系统的概念，培养学生的实验操作能力和分析解决问题能力。通过研究性教学，开阔学生对计算机领域的知识面，尤其是硬件领域；了解硬件设计的基本工具和基本知识，掌握计算机硬件的设计方法，加深对计算机系统的认识。

1.6.1 研究性教学训练载体的设计

配合理论教学和实验，在考虑学生的能力和时间的情况下，本课程安排了综合性的研究性专题，专题名称、研究内容及相关的知识点如下表所示：

计算机组成原理教材考试习题解答

计算机组成原理蒋本珊编著教材习题解答 第1章概论 1?电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？ 解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。 2?冯?诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点如下： ①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成； ②计算机内部采用二进制来表示指令和数据； ③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。 第③ 点是最主要的一点。 3?计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？ 解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。它们各自的功能是： ①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。 ②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。 ③存储器：用来存放程序和数据。 ④运算器：对信息进行处理和运算。 ⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。 4?什么叫总线？简述单总线结构的特点。解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。CPU与主存、CPU与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU的干预。 9 5 ?简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。 第0级为硬件组成的实体。 第1 级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。第2 级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。 第3 级是操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。 第4 级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。 第5 级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。

计算机组成原理期末试题及答案

第一章计算机系统概论 计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。 计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。 习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括那些主要组成部分 主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备 5什么是存储容量什么是单元地址什么是数据字什么是指令字 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字 7指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据 每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序 第二章运算方法和运算器

按 对阶操作。 直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。 1第三章内部存储器 CPU能直接访问内存（cache、主 存） 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。 cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache体系，指令cache与数据cache分设体 系。要求cache的命中率接近于1 适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。 习题：1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： （1）该存储器能存储多少个字节的信息

计算机组成原理复习要点(复习必过)

计算机组成原理复习要点 题型分布 选择题20分；填空题30分；判断题10分；计算题20/25分；简答题20/15分 第一章概述 1、什么是计算机组成 每章重点内容 输入设备 运算器- f 1 存储器卜 t地1址 输出设备 物理组成 计 算 机 组 成 逻辑组成 设备级组成 版块级组成w芯片 级组成 元件级组成 设备级组成 寄存器级组成 2、诺依曼体系结构计算机的特点 （1）硬件由五大部份组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备） 三扌空希I」鋼二

(3)米用存储程序 所有的程序预先存放在存储器中，此为计算机高速自动的基础; 存储器采用一维线性结构；指令米用串行执行方式。 控制流(指令流)驱动方式； (4)非诺依曼体系结构计算机 数据流计算机 多核(芯)处理机的计算机 3、计算机系统的层次结构 (1)从软、硬件组成角度划分层次结构 操作系统圾 偿统机器级 系统分折级 用户程序级 骰程宇控制器厂睫程庠级 (2)从语言功能角度划分的层次结构 虚拟机：通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能。 第二章数据表示 1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围 (1)原码： 计算规则：最高位表示符号位；其余有效值部分以2#的绝对值表示。如： (+0.1011)原=0.1011; (-0.1001)原=1.1001 (+1011)原=01011; (-1001 )原=11001 注意：在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。原码的数学定义 若定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，贝 X 原=X 当1 >X > 0 X 原=1-X=1+|x| 当0》X>-1 若定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，贝 X 原=X 当2n >X > 0 X 原=2n-X=2n+|x| 当0》X>-2n 说明： 在各种码制(包括原码)的表示中需注意表示位数的约定，即不同的位数表示结 果不同，如：

计算机组成原理96209

1．完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统。 2．计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备。其中运算器、控制器和存储器组成主机运算器和控制器可统称为CPU。 3．基于存储程序原理的冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。 5．系统程序是指用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件，应用程序是指用户在各自的系统中开发和应用的各种程序。 6．计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于自动化程度的高低。 7．为了更好地发挥计算机效率和方便用户，20世纪50年代发展了操作系统技术通过它对计算机进行管理和调度。 8．指令和数据都存放在存储器中，控制器能自动识别它们。 9．计算机系统没有系统软件中的操作系统就什么工作都不能做。 10．在用户编程所用的各种语言中与计算机本身最为密切的语言是汇编语言。 11．计算机唯一能直接执行的语言是机器语言. 12．电子计算机问世至今计算机类型不断推陈出新但依然保存存储程序的特点最早提出这种观点的是冯·诺依曼。 13．汇编语言是一种面向机器的语言,对机器依赖性很强,用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言快。 14．有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中称为固件。 15．计算机将存储、运算逻辑运算和控制三部分合称为主机，再加上输入设备和输出设备组成了计算机硬件系统。 16．1μs= 10-6 s，其时间是1ns的 1000 倍。 17．计算机系统的软件可分为系统软件和应用软件，文本处理属于应用软件，汇编程序属于系统软件。 18．指令的解释是由计算机的控制器来完成的，运算器用来完成算数和逻辑运算。 23．存储器的容量可以用KB、MB和GB表示，它们分别代表 2 10字节， 2 20字节和2 30字节。 24．计算机硬件的主要技术指标包括机器字长、存储容量、运算速度。

(完整版)计算机组成原理期末考试试题及答案

计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自____C__。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．___C___可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指_B_____。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是_____B_。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用___A___，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第___B___种说法是正确的。 A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是___C___。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是___C___。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址

计算机组成原理知识点总结——详细版

计算机组成原理2009年12月期末考试复习大纲 第一章 1.计算机软件的分类。 P11 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。 2.源程序转换到目标程序的方法。 P12 源程序是用算法语言编写的程序。 目标程序（目的程序）是用机器语言书写的程序。 源程序转换到目标程序的方法一种是通过编译程序把源程序翻译成目的程序，另一种是通过解释程序解释执行。 3.怎样理解软件和硬件的逻辑等价性。 P14 因为任何操作可以有软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一机器功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格，速度，可靠性，存储容量等因素。因此，软件和硬件之间具有逻辑等价性。 第二章 1.定点数和浮点数的表示方法。 P16 定点数通常为纯小数或纯整数。 X=XnXn-1…..X1X0 Xn为符号位，0表示正数，1表示负数。其余位数代表它的量值。 纯小数表示范围0≤|X|≤1-2-n 纯整数表示范围0≤|X|≤2n -1

浮点数：一个十进制浮点数N=10E.M。一个任意进制浮点数N=R E.M 其中M称为浮点数的尾数，是一个纯小数。E称为浮点数的指数，是一个整数。 比例因子的基数R=2对二进制计数的机器是一个常数。 做题时请注意题目的要求是否是采用IEEE754标准来表示的浮点数。 32位浮点数S（31）E（30-23）M（22-0） 64位浮点数S（63）E（62-52）M（51-0） S是浮点数的符号位0正1负。E是阶码，采用移码方法来表示正负指数。 M为尾数。P18 P18

2.数据的原码、反码和补码之间的转换。数据零的三种机器码的表示方法。 P21 一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为0，用二进制表示的数位值都相同，既三种表示方法完全一样。 一个负整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为1，用二进制表示的数位值都不相同，表示方法。 1.原码符号位为1不变，整数的每一位二进制数位求反得到反码； 2.反码符号位为1不变，反码数值位最低位加1，得到补码。 例：x= (+122)10=(+1111010)2原码、反码、补码均为01111010 Y=(-122)10=(-1111010)2原码11111010、反码10000101、补码10000110 +0 原码00000000、反码00000000、补码00000000 -0 原码10000000、反码11111111、补码10000000 3.定点数和浮点数的加、减法运算：公式的运用、溢出的判断。 P63 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。 （1）x=11011 y=00011 （2）x=11011 y=-10101 （3）x=-10110 y=-00001

计算机组成原理练习题-答案

一、填空题 1．对存储器的要求是速度快，_容量大_____，_价位低_____。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。 2．指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素，它的____格式__和___功能___不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。 3．CPU中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器，__程序_计数器，_地址__寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。 4．完成一条指令一般分为取指周期和执行周期，前者完成取指令和分析指令操作，后者完成执行指令操作。 5．常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和寄存器之间，或寄存器和存储器之间的数据传送。 6．微指令格式可分为垂直型和水平型两类，其中垂直型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 7．对于一条隐含寻址的算术运算指令，其指令字中不明确给出操作数的地址，其中一个操作数通常隐含在累加器中 8．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为 2^127(1-2^－23) ，最小正数为 2^－129 ，最大负数为 2^－128(-2^－1-2^－23) ，最小负数为 -2^127 。 9．某小数定点机，字长8位（含1位符号位），当机器数分别采用原码、补码和反码时，其对应的真值范围分别是 -127/128 ～+127/128 -1 ～+127/128 -127/128 ～+127/128 （均用十进制表示）。 10．在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是停止CPU访问主存、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存。 11．设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。 12．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 13．一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段。 14．CPU采用同步控制方式时，控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。

408计算机学科专业基础综合教材

计算机考研408计算机学科专业基础综合参考教材计算机类研究生招生信息2009-10-17 16:06:49 阅读161 评论0 字号：大中小订阅 一、数据结构confirmed 1.教材：《数据结构》严蔚敏清华大学出版社 清华大学严蔚敏的这本数据结构的教材是国内数据结构教材的权威。也是国内使用最广，其广度远远超越其他同类教材，计算机考研专业课命题必定以它为蓝本。这一本数据结构是2007年的最新版本，完全适合任何学校的考研数据结构的复习之用，是数据结构学习最权威的教材。 2.辅导书：《算法与数据结构考研试题精析（第二版）》机械工业出版社 网上广为流传的数据结构1800题相信只要是计算机考研的同学无人不知无人不晓。其实1800题是2001年推出来的，当时编者把电子版免费分享给大家，却很少有人知道它也有纸质版本就是《算法与数据结构考研试题精析》。第二版是2007年最新出版的，对里面的题目进行了大量的更新，去掉了一些比较过时和重复的题，加上了很多名校最近几年的考研真题，总共大约1650题左右。真题就是训练的最好武器，相信当你复习完这本数据结构辅导书后，任何关于数据结构的考题都是小菜一碟。

二、计算机组成原理optional 1.教材：《计算机组成原理》唐朔飞高等教育出版社 《计算机组成原理》白中英科学出版社 这两本教材都是普通高等教育十一五国家级规划教材，其权威性不言而喻，在国内是使用最广的两本教材，而前者应该略胜一筹。而且两位老师说教学的计算机组成原理课程都是国家级精品课程，网上甚至还有他们的讲课视频可以下载，再配合教材的使用，这样可以更加增强学习的效率。 2.辅导书：《计算机组成原理考研指导》徐爱萍清华大学出版社 《计算机组成原理--学习指导与习题解答》唐朔飞高等教育出版社清华大学的这套辅导教材在广大的考生中有着极为优秀的口碑，特别是系列中的李春葆《数据结构考研辅导》在数据结构考研辅导资料中占据着数一数二的地位。这本辅导书通俗易懂，重点突出，特别适合于考研复习，特别是武汉大学以前的专业试题就完全以这本书为蓝本，甚至直接考上面的原题。唐朔飞的题集上面的题型也比较适合于考研，和它的配套教材一样，是一本不可多得的好书。 三、操作系统confirmed 1.教材：《计算机操作系统(修订版)》汤子瀛西安电子科技大学出版社 毫无疑问这本教材是国内操作系统教材的权威，使用度很广，以往

计算机组成原理期末考试试题及答案

计算机组成原理期末考试试题及答案 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自______。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指______。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是______。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用______，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第______种说法是正确的。

A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相 同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是______。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是______。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址 D．以上都不对。 9．一个节拍信号的宽度是指______。 A．指令周期； B．机器周期； C．时钟周期； D．存储周期。 10．将微程序存储在EPROM中的控制器是______控制器。 A．静态微程序； B．毫微程序； C．动态微程序； D．微程序。 11．隐指令是指______。 A．操作数隐含在操作码中的指令； B．在一个机器周期里完成全部操作的指令； C．指令系统中已有的指令；

计算机组成原理(肖铁军2010版)课后答案(完整版)

计算机组成原理(肖铁军2010版)课后答案 第一章；1 ．比较数字计算机和模拟计算机的特点；解：模拟计算机的特点： 数值由连续量来表示，运算过；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来 表示，；2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？；解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机；分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价；通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性；3．数字计算机有那些主 第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的 数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见P1 表1.1。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。

通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？ （略） 4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制 存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中； 程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、M B、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。 单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？

计算机组成原理练习

第二章计算机组成原理 (1)计算机的组成与分类 1.一台计算机只能有一个处理器。 2.计算机有很多分类方法,按其内部逻辑结构目前可分为_________。 A、服务器/工作站 B、16位/32位/64位计算机 C、小型机/大型机/巨型机 D、专 用机/通用机 3.下列不属于个人计算机范围的就是________。 A、台式计算机 B、便携计算机 C、工作站 D、刀片式服务器 4.由于计算机网络的普及,许多计算机系统都设计成基于计算机网络的客户/服务器工作模 式。巨型机、大型机与小型机一般都作为系统的服务器使用,个人计算机则用作客户机。 5.下列关于个人计算机的叙述中,错误的就是________ 。 A、个人计算机中的微处理器就就是CPU B、个人计算机的性能在很大程度上取 决于CPU的性能 C、一台个人计算机中通常包含多个微处理器 D、个人计算机通常不会由多人 同时使用 6.下列关于计算机组成及工作原理的叙述中,正确的就是__________。 A、一台计算机内只有一个微处理器 B、多数输出设备能将计算机中用“0”与“1”表示的信息转换成人可识别与感知的 形式,如文字、图形、声音等 C、外存储器中的数据就是直接传送给CPU处理的 D、I/O控制器都做成扩充卡的形式插在PCI扩充槽内 7.下列关于计算机硬件组成的描述中,错误的就是________。 A、计算机硬件包括主机与外设 B、上面选项中的主机指的就就是CPU C、外设通常指的就是外部存储设备与输入/输出设备 D、一台计算机中可能有多个处理器,它们都能执行指令 8.CPU中的运算器也称为执行单元,它就是CPU的控制中心。 9.个人计算机就是由于单片微处理器的出现而开发成功的,价格便宜、使用方便、软件丰 富,它们都运行Windows操作系统。 10.在带电脑控制的家用电器中,有一块用于控制家用电器工作流程的大规模集成电路芯片, 它把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在一起,这块芯片称为________。 A、芯片组 B、内存条 C、微控制器(嵌入式计算机) D、 ROM 11.20多年来微处理器的发展非常迅速,下面关于微处理器发展的叙述不准确的就是_____。 A、微处理器中包含的晶体管越来越多,功能越来越强大 B、微处理器中cache的容 量越来越大 C、微处理器的指令系统越来越简单规整 D、微处理器的性能价格 比越来越高 12.从逻辑功能上讲,计算机硬件系统中最核心的部件就是________。 A、内存储器 B、中央处理器 C、外存储器 D、I/O设 备 13.手机、数码相机、MP3等产品中一般都含有嵌入式计算机。 14.计算机硬件从逻辑上可以分为主机与外设,下列存储器设备中________属于主机组成部 分。

----计算机组成原理教案

----计算机组成原理教案 农业大学教案 xx ~ xx 学年 第一学期学院名称软件学院课程名称计算机组 成原理课程性质专业必修课授课对象软件1301-1306 授课教师郝王丽职称助教使用教材《计算机组成原理》（第2版）高等教育出版社唐朔飞编著授课时数64 xx 年8月25 日教案授课时间 xx~xx学年第一学期教案编写时间 xx年8 月课程名称计算机组成原理课程编号总学时：64讲课：64 学时实验： 0 学时实习： 0 学时学分数4课型专业基础必修课任课教师郝王丽职称 助教授课对象软件1301-1306基本教材和主要参考资料使用教 材：《计算机组成原理》（第2版），唐朔飞编著，高等教育出版社参考资料：[1]《计算机组成原理》，白中英编著，科学出版社，2000、1[2]《计算机组成原理》，张新荣，李雪威，于瑞国著，机械工业出版社，xx、3[3]《计算机组成原理》（第2 版），罗克露，俸志刚编著，电子工业出版社，xx、2[4]《电子 计算机组成原理》, 蒋本珊著，北京理工大学出版社，2004、8[5]《计算机组成原理》（第2版），蒋本珊编著，清华大学出版 社，xx、9[6] John L、 Hennessy and David

A、 Patterson, "Computer organization and design, the hardware/software interface", Morgan Kaufmann, Second Edition,1998[7] Patterson and Hennessy, "Computer Organization & Design: the Hardware/Software Interface (2nd edition)",Morgan Kaufmann Publishers、教学目的和要求《计算机组成原理》是软件工程专业本科教学中的一门重要专业基础课，是《计算机系统结构》、《操作系统》、《嵌入式系统原理及应用》等课程的先驱课程。在计算机、网络工程和软件工程等专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握运算器、控制器、存储器的构成原理、指令流程、组合逻辑控制、微程序控制、I/O控制等内容；了解数据信息的表示、运算方法与各类半导体存储器、辅助存储器，为更深入地学习后继课程打下基础。教学重点、难点了解：计算机的软硬件概念，计算机系统的层次结构，计算机的发展史，总线概念及分类，RISC技术，CPU的功能和内部结构，微操作命令的分析，微程序设计。理解：计算机的工作过程，总线特性及性能指标，静态和动态RAM、ROM、Cache，I/O设备与主机的联系方式和信息传送控制方式，组合逻辑设计。掌握：冯诺依曼计算机的特点，总线结构，存储器的分类和层次结构， I/O接口的功能和组成及类型，机器指令的一般格式及其在存储器中的存放方式，机器指令中的寻址方式。熟练掌握：计算机硬件的主要技术指标，总线的判优控制和通信控制，Cache-主存地址映射及替换策略，主机与I/O

计算机组成原理期末试题

1.刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024*768，颜色深度24位，帧频（刷新速度）为72Hz,求： 1）刷新存储器的容量是多少 2）刷新存储器的带宽是多少 1）刷新存储器的容量= 1024*768 * 24bit= 2）帧频（刷新速度）为72Hz指的是：每秒钟读72次， 所以，刷新存储器的带宽=1024*768 * 24bit *72 次/秒=162MB/s 2.试推导磁盘存储器读写一块信息所需要的总时间 读写一块总时间TB=平均找道时间Ts+平均等待时间Tw +读写传输时间Tt 读写一块总时间TB=平均找道时间+平均等待时间+读写传输时间=Ts+Tw+Tt 1）Tw 设磁盘每秒r转，每条磁道N个字，则数据传输率=rN个字/秒 转一周的时间=1/r,所以 Tw =1/2*(1/r)=1/(2r) 2）Tt 又设每块的字数是n,一旦读写头定位在该块，则Tt≈n/(rN)秒 所以TB=Ts+ 1/(2r)+ n/(rN) 秒 3.采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇偶校验位、一位起始位和一位停止位，当波特9600波特时，字符传送率是 9600波特=9600bit/秒 =9600 bit*(1字符/10bit)/秒 =960字符/秒 4．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHz,求总线带宽 Dr=8字节/T秒=8*70*10^6≈420MB/秒 5.某机器CPU中有16个寄存器，运行某中断处理程序时，仅用到其中的2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否将通用寄存器内容保存到主存中去需保存几个寄存器 要将通用寄存器内容保存到主存中去。 只要保存中断处理程序用到的那2个寄存器的内容。 1.已知cache的存储周期是40ns,主存存储周期200ns, cache/主存系统平均50ns,求cache的命中率访问n个字，设命中率为H cache/主存系统的平均访问时间 =命中cache的时间+不命中cache的主存访问时间 =H*Tc+(1-H)*Tm =H*40+(1-H)*200 =50

计算机组成原理重点整理

一.冯·诺依曼计算机的特点 1945年，数学家冯诺依曼研究EDVAC 机时提出了“存储程序”的概念1.计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。3.指令和数据均用二进制数表示。 4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。 5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。二.计算机硬件框图 1. 冯诺依曼计算机是以运算器为中心的 2. 现代计算机转化为以存储器为中心 各部件功能： 1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。 2.存储器用来存放数据和程序。 3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果 4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（鼠标键盘）。 5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式（打印机 显示屏）。计算机五大子系统在控制器的统一指挥下，有条不紊地自动工作。 由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，尤其在大规模集成电路制作工艺出现后，两大不见往往集成在同一芯片上，合起来统称为中央处理器（CPU ）。把输入设备与输出设备简称为I/O 设备。

现代计算机可认为由三大部分组成：CPU 、I/O 设备及主存储器。CPU 与主存储器合起来又可称为主机，I/O 设备又可称为外部设备。主存储器是存储器子系统中的一类，用来存放程序和数据，可以直接与CPU 交换信息。另一类称为辅助存储器，简称辅存，又称外村。算术逻辑单元简称算逻部件，用来完成算术逻辑运算。控制单元用来解实存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。ALU 和CU 是CPU 的核心部件。I/O 设备也受CU 控制，用 来完成相应的输入输出操作。 二、计算机硬件的主要技术指标 衡量一台计算机性能的优劣是根据多项技术指标综合确定的。其中，既包含硬件的各种性能指标，又包括软件的各种功能。1.机器字长 机器字长是指CPU 一次能处理数据的位数，通常与CPU 的寄存器位数有关。字长越长，数的表示范围越大，精度越高。机器的字长会影响机器的运算速度。倘若CPU 字长较短，又要运算位数较多的数据，那么需要经过两次或多次的运算才完成，势必影响运算速度。机器字长对硬件的造价也有较大的影响。它将直接影响加法器（ALU ）、数据总线以及存储字长的位数。所以机器字长的确定不能单从精度和数的表示范围来考虑。2.存储容量 存储器的容量应该包括主存容量和辅存容量。 主存容量是指主存中存放二进制代码的总位数。即存储容量=存储单元个数*存储字长。MAR 的位数反映了存储单元的个数，MDR 的位数反映了存储字长。例如，MAR 为16位，根据2^16=65536，表示此存储体内又65536个存储单元（即64K 个存储字，1K=1024=2^10）；而MDR 为32位，表示存储容量2^16*32=2^21=2M 位（1M=2^20）。 现代计算机中常以字节数来描述容量的大小，因一个字节已被定义为8位二进制代码，故用字节数便能反映主存容量。例如：上述存储容量位2M 位，也可用2^18字节表示，记作2^18B 或256KB 。 辅存容量通常用字节数来表示，例如，某机辅存（硬盘）容量为80G （1G=1024M=2^10*2^20=2^30）.3.运算速度 计算机的运算速度与许多因素有关，如机器的主频、执行什么样的操作、主存本身的速度等都有关。采用吉普森法，综合考虑每条指令的执行时间以及它们在全部操作中所占的 百分比，即 其中Tm 为机器运行速度；fi 为第i 种指令占全部操作的百分比数；ti 为第i 种指令的执行时间。

计算机组成原理练习答案

计算机组成原理练习3 一、单项选择题 1. 设寄存器内容为80H，若它对应的真值是– 127，则该机器数是。 A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码 2. 若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______。 A. 阶符与数符相同为规格化数； B. 阶符与数符相异为规格化数； C. 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数； D. 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数。 3. 设机器数字长为32位，一个容量为16MB的存储器，CPU按半字寻址，其寻址范围是。 A. 224 B. 223 C. 222 D. 221 4. 在中断接口电路中，向量地址可通过送至CPU。 A. 地址线 B. 数据线 C. 控制线 D. 状态线 5. 在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映象是由。 A. 程序员调度的； B. 操作系统管理的； C. 由程序员和操作系统共同协调完成的； D. 硬件自动完成的。 6. 总线复用方式可以______。 A. 提高总线的传输带宽； B. 增加总线的功能； C. 减少总线中信号线的数量； D. 提高CUP利用率。 7. 下列说法中正确的是。 A. Cache与主存统一编址，Cache的地址空间是主存地址空间的一部分； B. 主存储器只由易失性的随机读写存储器构成； C. 单体多字存储器主要解决访存速度的问题； D. Cache不与主存统一编址，Cache的地址空间不是主存地址空间的一部分。 8. 在采用增量计数器法的微指令中，下一条微指令的地址______。 A. 在当前的微指令中； B. 在微指令地址计数器中； C. 在程序计数器； D. 在CPU中。 9. 由于CPU内部操作的速度较快，而CPU访问一次存储器的时间较长，因此机器周期通常由______来确定。 A. 指令周期； B. 存取周期； C. 间址周期； D. 执行周期。 10. RISC机器______。 A. 不一定采用流水技术； B. 一定采用流水技术； C. CPU配备很少的通用寄存器； D. CPU配备很多的通用寄存器。 11. 在下列寻址方式中，寻址方式需要先计算，再访问主存。 A. 立即； B. 变址； C. 间接； D. 直接。 12. 在浮点机中，判断补码规格化形式的原则是______。 A. 尾数的第一数位为1，数符任意； B. 尾数的符号位与第一数位相同；

白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(计算机系统概论 计算机的硬件)

1.3　计算机的硬件 一、硬件组成要素 1．举例说明 要了解数字计算机的主要组成和工作原理，可从打算盘说起。假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求计算这样一个题目。为了和下面讲到的内容做比较，不妨按以下方法把使用算盘进行解题的过程步骤事先用笔详细地记录在带横格的纸上。 （1）首先，将横格纸编上序号，每一行占一个序号，如l，2，3，…，n，如表1-2所示。 （2）其次，把计算式中给定的四个数a，b，c和z分别写到横格纸的第 9，10，11，12行上，每一行只写一个数。 （3）接着详细列出给定题目的解题步骤，而解题步骤也需要记在横格纸上，每一步也只写一行。第一步写到横格纸的第l行，第二步写到第2行，……依次类推。 （4）如表1-2所示，根据表中所列的解题步骤，从第l行开始，一步一步进行计算，最后可得出所要求的结果。

表1-2　解题步骤和数据记录在横格纸上 2．冯·诺依曼体系结构 计算机组成原理讨论的基础就是冯·诺依曼的计算机，其基本设计思想就是存储程序和程序控制，具有以下特点： （1）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。

（2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 （3）数据以二进制数码表示。 （4）指令由操作码和地址码组成。 （5）指令在存储器中按顺序存放，由指令计数器PC 指明要执行的指令所在单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件改变。 （6）机器以运算器为中心，I/O 设备与存储器间数据传送都通过运算器。 计算机硬件系统的基本构成如图1-9所示。 图1-9　冯·诺依曼型计算机 二、 运算器 算术运算和逻辑运算 ； 在计算机中参与运算的数是二进制的 ； 运算器的长度一般是8、16、32或64位。 运算器的结构示意图如图1-10所示。

【精品】计算机组成原理期末考试简答题重点

一、简答题 1、试述浮点数规格化的目的和方法。 答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据的精度。 方法：进行向左规格化，尾数左移一位，阶码减1，直到规格化完毕。 2、简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。 答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。在进行校验时，先将被检数据码的多项式用 生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。 只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以 用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。 3、DRAM存储器为什么要刷新？有几种刷新方式? DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像 SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅 极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 ①集中式---正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。 ②分散式---将一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。 ③异步式---前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存储器 刷新一遍。 4、CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。 （1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4）缓冲寄存器（DR）： <1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 <2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。 （5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。 （6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。 5、中断处理过程包括哪些操作步骤？ 关闭中断标识,重要数据入栈, 处理中断服务功能, 数据出栈, 恢复中断标识, 开中断.

计算机组成原理重点

内部资料，转载请注明出处，谢谢合作。 说明CPU中的主要寄存器及其功能。 解： （1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4）缓冲寄存器（DR）：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 <2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差 别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为 操作数寄存器。 （5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。 （6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统 能及时了解机器运行状态和程序运行状态。 主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 1.解：主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。 存储容量：一个存储器中可以容纳的存储单元总数。 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：是指连续启动两次独立的存储操作（如连续两次读操作）所需间 隔的最小时间。 存储器带宽：在单位时间中主存传输数据的速率。 1.什么叫指令？什么叫微指令？二者有什么关系？ 指令，即指机器指令。每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。许多条微指令组成的序列构成了微程序，微程序则完成对指令的解释执行。 2.说明机器周期、时钟周期、指令周期之间的关系。 指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU 周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。 1.CPU响应中断应具备哪些条件？ 应具备： （1）在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的。 （2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请