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计算机组成原理复习要点.doc
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课程总复习
第一章计算机系统概论
1 计算机的分类
电子计算机从总体上来说分为两大类:电子模拟计算机和电子数字计算机。
电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。
电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。
数字计算机与模拟计算机的主要区别见表 1.1:
表 1.1 数字计算机与模拟计算计的主要区别
比拟容 数字计算机 模拟计算机
数据表示方式 数字 0 和 1 电压
计算方式 数字计算 电压组合和测量值
控制方式 程序控制 盘上连线
精度 高 低
数据存储量 大 小
逻辑判断能力 强 无
2 计算机系统构造与性能之间的关系
分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机六类,其构造复杂性、
性能、价格、依次递减。
3 计算机的硬件组成一般构造
由:运算器+存储器+控制器+适配器与输入/输出设备等构成。
应掌握各局部的主要功能。
[指令与程序的根本概念]:
1) 指令的形式
指令的容由两局部组成,即操作的性质和操作的地址。前者称为
操作码,后者称为地址码。
操作码 地址码
2) 存储程序的思想〔. 诺依曼构造 计算机原理〕:周而复始地进展取指/执
行的操作,完成既定的任务。
非 .诺依曼构造 计算机那么是指:脱离“存储程序〞控制的模式,完成计算机
功能。
3) 指令流和数据流概念
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指令和数据统统放在存中,从形式上看,它们都是二进制数码。一般来讲,在
取指周期中从存读出的信息是指令流,它流向控制器;而执行周期中从存读
出的信息流是数据流,它由存流向运算器。
适配器与输入设备、计算机的系统构造开展开展趋势〔自阅〕
4 计算机的软件
[
软件的组成和分类
]
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。
系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大
计算机的功能及用途。
应用程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序,如工程设计程序、数
据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等
等。
[
软件的开展演变
]
目的程序
--
汇编程序
--
源程序
--
操作系统
--
数据库管理系统
5 计算机系统的层次构造
计算机系统多级构造包括:
微程序设计级
--
一般机器级
--
操作系统级
--
汇编语言
级
--
高级语言级
第二章运算方法与运算器
1 数据与文字的表示方法
[
数据格式
]
计算机中常用的数据表示格式有两种,一是定点格式,二是浮点格式。一
般来说,定点格式容许的数值围有限,但要求的处理硬件比拟简单。而浮点格
式容许的数值围很大,但要求的处理硬件比拟复杂。
应当掌握:
1〕定点数的表示方法,包括:纯小数、纯整数
目前计算机中多采用定点纯整数表示,因此将定点数表示的运算简称为整
数运算。
2〕浮点表示法:
一个机器浮点数由阶码和尾数及其符号位组成〔尾数:用定点小数表示,
给出有效数字的位数决定了浮点数的表示精度;阶码:用整数形式表示,指明
小数点在数据中的位置,决定了浮点数的表示围。〕。
[
数的机器码表示
]
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- -
计算机中把数据的符号位和数字位一起编码,来表示相应的数据。各种表
示法有:原码、补码、反码、移码等。为了区别一般书写表示的数和机器中这
些编码表示的数,通常将前者称为真值,后者称为机器数或机器码。
要求重点掌握:原码、补码、反码、移码表示方法的求取和相互转换。
上面的数据四种机器表示法中,移码表示法主要用于表示浮点数的阶码。
[
字符、字符串及汉字的表示方法
]
〔自阅〕
注意:汉字的输入编码、汉字码、字模码是计算机中用于输入、部处理、输出
三种不同用途的编码,不要混为一谈。
[
校验码
]
为了防止计算机在处理信息过程中出现错误,可将信号采用专门的逻辑线路
进展编码,以检测错误,甚至校正错误。
掌握最简单且应用广泛的检错码:采用一位校验位的奇校验或偶校验。
注意到:奇偶校验可提供单个错误检测,但无法检测多个错误,更无法识别错误
信息的位置。
2
定点加法减法运算
[
补码加减法
]
[
溢出概念与检测方法
]
两个正数相加,结果大于机器所能表示的最大正数,称为上溢。而两个负数
相加,结果小于机器所能表示的最小负数,称为下溢。
为了判断“溢出〞是否发生,可采用两种检测的方法:
第一种方法是采用双符号位法,这称为“变形补码〞或“模
4
补码 〞。
结论为:
1〕当以模 4 补码运算,运算结果的二符号位相异时,表示溢出;一样时,表
示未溢出。此逻辑表达式可用异或门实现。
2〕模 4 补码相加的结果,不管溢出与否,最高符号位始终指示正确的符号。
第二种方法是采用单符号位法。当最高有效位产生进位而符号位无进位时,
产生上溢;当最高有效位无进位而符号位有进位时,产生下溢。此逻辑表达式也
可用异或门实现。
[
根本的二进制加法
/
减法器
]
:
由 n 个一位全加器组成。
[
十进制加法器
]
十进制加法器可由 BCD 码(二-十进制码)来设计,它可以在二进制加法器
的根底上加上适当的“校正〞逻辑来实现,该校正逻辑可将二进制的“和〞改变成
所要求的十进制格式。
3
定点乘、除法运算
1〕不带符号的阵列乘〔除〕法器
2〕带符号的阵列乘〔除〕法器
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包括:原码并行乘〔除〕法器和补码并行乘〔除〕法器。
掌握:补码与真值的关系、求补器原理和一般化全加器概念。
4
定点运算器的组成
[
逻辑运算
]
主要掌握是指逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异四种根本运算。
[
多功能算术
/
逻辑运算单元
(ALU)]
多功能算术/逻辑运算单元(ALU)不仅具有多种算术运算和逻辑运算的功能,
而且具有先行进位逻辑, 从而能实现高速运算。
[
定点运算器的根本构造
]
运算器包括 ALU\阵列乘除器\存放器\多路开关\三态缓冲器\数据总线等逻
辑部件。
计算机的运算器大体有如下三种构造形式
单总线构造的运算器
这种构造的主要缺点是操作速度较慢。但是由于它只控制一条总线,故控制
电路比拟简单。
双总线构造的运算器
在这种构造中,两个操作数同时加到 ALU 进展运算,只需一次操作控制,而且
马上就可以得到运算结果。
三总线构造的运算器
在三总线构造中,ALU 的两个输入端分别由两条总线供应,而 ALU 的输出那
么与第三条总线相连。这样,算术逻辑操作就可以在一步的控制之完成。很
显然,三总线构造的运算器的特点是操作时间快。
5
浮点运算方法和浮点运算器
[
浮点加法、减法运算
]
设有两个浮点数
x
和
y
,它们分别为
x
=2
E
x
·M
x
y
=2
E
y
·M
y
其中 E
x
和 E
y
分别为数
x
和
y
的阶码,M
x
和 M
y
为数
x
和
y
的尾数。
完成浮点加减运算的操作过程大体分为四步:1〕0 操作数的检查;2〕
比拟阶码大小并完成对阶;3〕尾数进展加或减运算;4〕结果规格化并进展
舍入或溢出处理。
掌握运算规那么与方法〔如:对阶规那么、运算结果的规格化方法、舍入及溢
出处理等〕。
[
浮点乘法、除法运算
]
浮点数的乘除运算大体分为四步:
1〕0 操作数检查;2〕阶码加/减操作;3〕尾数乘/除操作;4〕结果规格化
及舍入处理。
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