计算机组成原理.doc

《计算机组成原理》是计算机科学的基础课程，涵盖了计算机硬件的核心概念。以下是对文档部分内容的详细解释和扩展： 1. **总线**：总线是计算机内部各组件间数据传输的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。它们使得CPU能够与内存、I/O设备等进行数据交换。 2. **指令系统**：指令系统定义了计算机可以理解和执行的所有指令集，包括数据处理、控制流程、输入输出等。它是计算机硬件和软件之间的接口。 3. **微指令**：微指令是组成微程序的基本单元，用于控制计算机的低级操作。一条机器指令通常由若干条微指令组成，通过微指令的序列实现复杂的机器指令功能。 4. **溢出**：在定点小数计算中，当数值超出其表示范围时，就会发生溢出。溢出可能导致错误的结果或导致程序异常。 2. **填空题详解**： - 冯·诺依曼结构的计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 - 计算机系统包含硬件系统和软件系统，硬件是物理实体，软件是控制硬件运行的程序和数据。 - 主要性能指标有基本字长（决定了数据宽度和精度）、存储容量（影响系统处理信息的能力）和运算速度（衡量CPU执行指令的速度）。 - 完备性、有效性、规整性和兼容性是设计指令系统时应考虑的原则，确保指令集的完整功能、高效执行、易于理解和设计以及与其他系统兼容。 - 堆栈由堆栈区和堆栈指针组成，遵循后进先出（LIFO）原则，常用于函数调用、保存临时数据等场景。 - 控制器设计分为组合逻辑型和存储逻辑型，前者基于门电路，后者利用微程序控制器实现更复杂的控制功能。 - 主机与外设连接方式有辐射型、总线型和混合型，辐射型适用于简单系统，总线型可连接多个设备，混合型结合了两者的优点。 - 信息交换方式有程序查询和程序中断，程序中断能提高CPU效率，处理突发事件。 3. **简答题解答**： - 中断处理过程包括中断请求、中断排队、中断响应、中断处理和中断返回。中断方式允许CPU与外设并行工作，处理随机事件，而程序查询方式则需要CPU主动查询外设状态，效率较低。 - 通道分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道。字节多路通道适用于低速设备，选择通道适用于高速设备，数组多路通道兼顾并行性和传输速率。 - 存储系统的层次结构一般包括CPU高速缓存、主存储器和辅助存储器。高速缓存提供快速访问，主存容量适中，辅助存储器容量大但速度慢。这三层存储器通过缓存技术实现不同速度和容量的平衡。 这些知识点构成了计算机硬件设计的基础，对于理解计算机如何运作至关重要。掌握这些原理对于计算机科学家、工程师和系统管理员来说是非常重要的。