计算机原理复习重点计算机计算机原理_计算机-计算机原理.pdf

学习必备 欢迎下载 复习重点 第 1章 绪论(概念)1 计算机系统的组成分为两大范畴：硬件和软件。书 P4 图 1-1 计算机硬件分为主机和外设；计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。2 计算机系统的组成：冯 诺依曼计算机基本特点：采用二进制形式表示指令和数据；计算机采用存储程序的工作方式；计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。了解主要部件功能。3 存储系统通常分为三级存储体系是指：Cache内存外存三层架构，通常内存（主存）和 Cache 由半导体存储器构成。4 总线概念 计算机中各个功能部件是通过总线连接的，它是各部件之间进行信息传输的公共线路。总线：一组公共信息传输线路，能为多个部件服务，可分时地发送与接收各个部件的信息。总线的数据通路宽度：指能够一次并行传送的数据位数。总线分为单向总线和双向总线。（传送方向分）单向总线：挂在总线上的一些部件将信息有选择地传向另一些部件，却不能反向学习必备 欢迎下载 传送；双向总线：挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息，而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息。根据所传信息种类不同，通常系统总线可以分为三种：数据总线 DB、地址总线 AB、控制总线 CB 5 计算机系统的层次结构 从语言功能角度划分层次结构，一般地，计算机的语言由低到高可以分成机器语言、汇编语言、高级语言和专用语言等 计算机硬件的物理功能是执行机器语言，机器语言是能够被计算机硬件直接识别的语言。汇编语言是一种面向机器结构的低级程序设计语言。6 计算机的主要指标 机器基本字长：参与计算机运算的操作数的基本位数。存储器容量：一般，以字节数表示存储器容量，例如：1KB=210B；1MB=220B；1GB=230B；1TB=240B 第 2章 数据信息表示 2.1数值数据的信息表示（掌握）1 进位计数制之间的转换 2 数的小数点表示 根据小数点位置是否固定，数的格式分为两种表示形式，分别是定点数和浮点数。定点数的表示：定点正数、小数（重点是小数）原码/补码/反码表示范围 如习题 2.4：分别写出字长 8 位（含 1 符号位）定点小数的原、补、反码表示时的十进制数范围 外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 浮点数的表示：典型/IEEE 典型形式：用一对定点数（阶码和尾数）来表示 浮点数的表示范围主要由阶码决定，精度则主要由尾数决定。规格化浮点数：尾数：1/2 M 1 正数，规格化表示的尾数形式为：0.1xxx 补码表示的负数，规格化表示的尾数形式为：1.0 xxx 如：习题 2.5：浮点字长为 32 位，其中阶码 8 位（含 1 位阶符），基值为 2，尾数24 位（含 1 位数符），若阶码和尾数采用同一种机器数形式，试问当该浮点数分别用原码和补码表示时，且尾数为规格化形式，分别写出它们所对应的最大正数、最小正数、最大负数和最小负数的机器数形式及十进制真值 移码：移码通常用于表示浮点数的阶码 如果浮点数的阶码有n+1位（包括1位符号位），其阶码的表数范围为-2n+(2n-1)，则阶码 x 的移码定义为：x移=2n+x，-2nx 2n-1 移码的性质：当 xT0(CLK),1-DST(CLK)（例：下一拍从 FI周期进入 DST目的周期）指令转换：本条指令的最后一步操作，在没有中断请求的情况下，进入下一取指周期。1-T0(CLK),1-FI(1-INT)(CLK)5.3 微程序控制部件的组成与设计 (概念)1.按照产生微命令的方式不同，控制器分为两大类：组合逻辑控制器和微程序控制器。2.微命令与微操作 微命令：最小单位的控制信号，如开/关控制门等 微操作：由微命令控制实现的基本操作 3.微指令与微周期 微指令：若干个微命令的组合，实现可并行的操作 外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 微周期：从 CM（控制存储器）中读取一条微指令并执行相应的微操作所需的时间 4.相容性和相斥性微命令 相容性微命令：在一个微周期可同时发出的微命令 相斥性微命令：同一个微周期不能同时发出的微命令 5.工作程序与微程序、主存储器与 CM 工作程序：以机器指令为单位存放在主存中 微程序：以微指令为单位存放在 CM 中 不能互相取代 6.微命令字段的设计常用编码方法：直接控制编码（不译码法）、字段直接编译法、字段间接编译法 7.微指令格式：由微指令的编码方式来决定，分为水平型微指令、垂直型微指令 5.4 组合逻辑控制部件的组成与设计 (概念)1.组合逻辑控制部件主要由多级时序电路以及微操作信号发生器等逻辑电路组成。2.在模型机组合逻辑控制部件中的时序系统，采用三级时序构成，即：时序系统产生机器工作周期、时钟周期（节拍）及时钟脉冲。3.组合逻辑控制部件的核心部件是微操作信号发生器。5.5 CPU 的发展简介(了解)第 6章 存储系统 6.1 存储器概述 （概念）1.存储系统：为了使所有信息以各种方式分布于不同的存储器上，系统中必须使用由多种不同工艺存储器组成的存储系统 2.存储器的种类繁多，从不同的角度出发，存储器可以分为不同的种类。1)按存储介质：半导体、磁介质、光介质等。2)按信息的可保存性：易失性、非易失性 外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 3)按存取方式：RAM、ROM、SAM、DAM 4)按在计算机系统中的功能：主存储器、辅助存储器、Cache 存储器和控制存储器 3.存储器的主要技术指标有三个：容量、速度和位价格。4.存储容量：存储容量是指存储器能存放二进制信息的总数，即 存储容量=存储单元个数存储字长 目前的计算机存储容量基本单位是字节（Byte），1 个 Byte 是 8 位二进制位（bit），因而存储容量也可用字节总数来表示，即：存储容量=存储单元个数存储字长/8 5.存储系统的分层结构：CPU寄存器、cache、主存、辅存、脱机大容量存储器 6.2 随机存取存储器和只读存储器（掌握）1.RAM可分为 SRAM芯片和 DRAM芯片两种。SRAM特点：存取速度快、集成度低、功耗大；DRAM特点：存取速度较 SRAM慢、集成度高、功耗小。2.动态随机访问存储器（DRAM）由于存在电容电荷泄漏问题，必须定期动态刷新，刷新方式主要有三种，分别是集中刷新方式、分散刷新方式和异步刷新方式。3.主存容量的扩展 重点：掌握位扩展和字扩展的方法，实现存储器设计 如，习题 6.9，6.10 4.半导体只读存储器 掩模型只读存储器 MROM 可编程（一次编程型）只读存储器 PROM 可擦除可编程（可重编程）只读存储器 EPROM 例如：2716 EPROM（2K*8位）电擦除可重写只读存储器 EEPROM（E2PROM）（1）字擦除方式（2）数据块擦除方式 闪速存储器 Flash EPROM 外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 5.总线的数据通路宽度:数据总线一次能并行传送的位数 6.主存储器中通常用地址来区分各存储单元，可以按字节编址，也可以按字编址 7.Intel 8088：主存按字节编址，数据总线 8 位。1 个总线周期占用 4 个 CPU时钟周期，读/写 8 位 8.Intel 8086：数据总线 16 位，一个总线周期存/取两个字节。送偶单元地址。数据总线低 8 位，传送偶单元数据。数据总线高 8 位，传送奇单元数据。偶存储体和奇存储体概念 6.3-6.6（了解）存储系统中增加高速缓存 Cache，解决主存与 CPU之间速度不匹配的问题 第 7章 输入/输出系统及外围设备（概念）1.计算机总线是计算机各部件之间传输信息的公共通路。根据总线传送信息的性质，可将其进一步细分为数据总线、地址总线和控制总线。2.I/O 接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和传送控制任务的电路。3.接口中要分别传送数据信息、控制信息和状态信息，接口中分设各自相应的寄存器，将这些不同的寄存器称之为 I/O 端口，赋以不同的端口地址。4.一般来说，接口中包含有数据端口、命令端口和状态端口。存放数据信息的寄存器称为数据端口，存放控制命令的寄存器称为命令端口，存放状态信息的寄存器称为状态端口。I 5.I/O 端口编址方式有两种：独立编址、统一编址 6.主机与外设间信息传输的控制方式：程序直接控制方式、程序中断方式、直接存储器存取（DMA）方式、通道控制方式 7.中断处理过程包括：中断请求、中断判优、中断响应、中断处理和中断返回。8.DMA传送过程包括：DMA初始化、DMA请求、DMA响应、DMA传送和 DMA结束。9.通道概念：通道实际上是一个具有特殊功能的处理器，它有自己的指令系统，通过执行程序专门负责数据输入输出的传输控制，CPU将“传输控制”的功能下放给通外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 道，CPU只负责“数据处理”功能。这样，通道与 CPU分时使用内存，实现了 CPU内部运算与 I/O 设备的并行工作，使 CPU完全摆脱了管理和控制输入/输出设备的负担。10.根据通道的工作方式，通道分为选择通道、数组多路通道、字节多路通道三种类型。第 8章 汇编语言 8.1 概述 （了解）1.汇编语言与机器语言 机器语言：是由机器指令及相应的使用规则组成的程序，它是 CPU能直接识别的唯一语言。汇编语言：汇编语言是为特定计算机或计算机系列设计的一种面向机器的语言，由汇编执行指令和汇编伪指令及相应的语法规则组成。汇编执行指令是机器指令的符号化表示，其操作码用记忆符表示，地址码直接用标号、变量名字、常数等表示。2.在汇编语言源程序中有三种语句：指令语句、伪指令语句和宏指令语句。指令语句：又叫可执行语句，在汇编时产生一个目标代码，对应机器的一种操作。伪指令语句：又叫命令语句。用于指示汇编程序如何汇编源程序，除了数据定义语句之外，没有目标代码与之对应。宏指令语句：由用户自定义的指令。（指令的扩展）8.2汇编语言格式（掌握）1.汇编语言中的语句可以由四个字段构成，具体格式如下：标记符 操作符 操作数 ；注释 其中：标记符：是一个符号；外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 操作符：是一个操作码的助记符，可以是指令、伪指令或宏指令；操作数：可以由一个或多个表达式组成，为操作符提供操作所需的信息；注 释：用来说明本条语句所具备的功能。2.标记符，又可称为语句名，通常分为指令标记符和伪指令标记符两种。指令标记符：标记符后需要加冒号“:”，称之为标号。标号其实是一个指针，指向本语句在存储器中的地址，在程序中如果想运行或跳转到该语句时可以直接引用它的标号。伪指令标记符：在伪指令语句中，对于不同的伪指令标记符可以分别是：常量名、变量名、段名、子程序名。它们有时代表一个具体的常数，有时代表存储单元的符号地址。与指令标记符不同，伪指令标记符后用空格作为结束符，不能使用冒号。8.3 汇编语言数据与运算符（掌握）1.8086 汇编语言能识别的数据有：常数、变量和标号。操作数字段可以由这三种单一数据组成，也可以是由运算符连结成的一个表示式。2.8086 汇编语言中，通过数据定义语句定义的变量，均具有三个属性：段属性（SEG）、偏移地址属性（OFFSET）、类型属性（TYPE）。3.运算符 P314-320 掌握算术运算符、逻辑运算符、关系运算符、数值返回运算符等运算符的格式和功能，及运算符的优先级顺序；能够根据运算的表达式写出运算结果。运算规则：先执行优先级高的运算，优先级相同，则按照从左到右的顺序运算，圆括号内的运算优先运行。运算符优先级顺序表：P320 如，样卷：num1 dw(14 or 4 and 2)ge 0eh 汇编后 num1=?num1=0FFFFH 如，习题 8.3 习题 8.8 数值返回运算符 TYPE运算符出现在变量名或标号前时，以数值形式返回变量或标号的类型属性。类型属性 DB DW DD DQ DT NEAR FAR 外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计学习必备 欢迎下载 返回值 1 2 4 8 10-1-2 LENGTH运算符，返回以该变量为首地址的数组元素个数。如果变量是用重复数据操作符 DUP定义，返回外层 DUP给定的值，如果没有用 DUP定义，返回值为 1。SIZE运算符，返回以该变量为首地址的数组元素所占的总字节数，SIZE=LENGTHTYPE。OFFSET运算符，返回变量或标号所在段的偏移量。8.4 伪指令语句（掌握）熟悉掌握伪指令格式及功能，会根据给出的程序，回答问题。如，样卷的选择题、计算题中都有类似的题 如，习题 8.2、习题 8.4、习题 8.5、习题 8.7$：位置计数器，用于记载正在汇编的数据或指令存放在当前段内的偏移量，当前计数器内的值用符号$表示。8.5 宏汇编技术（了解）8.6 重复汇编与条件汇编（了解）外设计算机软件分为系统软件和应用软件两大类计算机系统的组成冯诺依曼计算机基本特点采用二进制形式表示指令和数据计算机采用存储程序的工作方式计算机硬件由存储器运算器控制器输入设备和输出设备组成了解主要部件功各个功能部件是通过总线连接的它是各部件之间进行信息传输的公共线路总线一组公共信息传输线路能为多个部件服务可分时地发送与接收各个部件的信息总线的数据通路度指能够一次并行传送的数据位数总线分为单向总线和双向送双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息根据所传信息种类不同通常系统总线可以分为三种数据总线地址总线控制总线计