计算机组成原理复习概要

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1、第一章1.硬件技术对计算机更新换代的影响第一代1946-1957年,电子管计算机第二代1958-1964年,晶体管计算机第三代1965-1971年,中小规模集成电路计算机第四代1972-1990年,大规模和超大规模集成电路计算机第五代1991年开始的巨大规模集成电路2.计算机硬件有运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。3..计算机软件分类:系统程序和应用程序两大类系统程序:各种服务性程序、语言程序、操作系统、数据库管理系统。4.诺依曼计算机的工作原理可概述为:“存储程序”+“程

2、序控制”5.指令:计算机要完成的每一个基本操作就叫一条指令。程序:为解决某一问题按一定顺序排列的一串指令序列叫做程序。6.微程序设计级:由硬件直接执行微指令。·一般机器级:也称机器语言级。它由微程序解释机器指令系统。也是硬件级。·操作系统级:由操作系统程序实现,由机器指令和广义指令组成操作系统。也称混合级。·汇编语言级:由汇编程序支持和执行。不采用汇编语言编程的可不要这一级。·高级语言级:是面向用户由各种高级语言编译程序支持和执行。第二章1、补码加、减规则:[x]补+[y]补=[x+y]补(可以证明

3、)[x-y]补=[x]补-[y]补=[x]补+[-y]补(可以证明)其中x、y为任意有符号数。[-y]补可以通过对[y]补包括符号位在内“变反、最低位加1”。2、浮点格式IEEE754采用较多的IEEE754标准:其中:阶码采用移码形式,尾数为1.M,即上式的实际值为:x=(-1)s´(1.M)´2E-K注意:MS:数符,占1为。MS:为0表示“+”,MS:为1表示“―”。E:阶码e的移码形式,占据8位,包括1位阶符和7位数值。将阶码e的真值平移127便转换成移码E,即E=127+e。移码E的取值范

4、围为[1,254],0和255用于表示特殊含义的数值。M:尾数,占23位。由于尾数的规格化要求,IEEE754标准约定小数点左边隐含一位“1”,从而使尾数的实际有效位为24位,即尾数的有效值为1.M。根据上述规定,32位单精度浮点数所表示的数值x为:x=(-1)S×2E―127×1.M1、例:将5/32和―69.625表示成IEEE754单精度浮点数的格式。解:①5/32=0.00101B=1.01B×2-3,按IEEE754单精度浮点数的要求,∵x≥0,∴S=0,∵尾数的有效值1.M∴M=0100

5、0000000000000000000B∵E=127+e,∴E=127+(-3)=124=01111100B5/32表示成IEEE754单精度浮点数的格式为:001111100 01000000000000000000000B②∵―69.625=―1000101.101B=―1.000101101B×26∴S=1,M=00010110100000000000000B,E=127+6=133=10000101B,其浮点数格式如下:110000101000101101000000000000002、例:

6、将IEEE754单精度浮点数42E48000H转换成真值十进制数。解:单精度浮点数42E48000H可表示为:01000010111001001000000000000000∴S=1,E=10000101B=133,M=11001001000000000000000B=0.78515625,其浮点数对应的真值为:(-1)S×2E―127×1.M=(-1)0×2133―127×1.78515625=1.78515625×26=114.25例假设一个32位二进制所表示的非零规格化浮点数x的真值为:x=(

7、-1)S×(1.M)×2E-128问:它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少?解:注意理解规格化:尾数采用原码表示,阶码采用移码表示。最大正数:x=(1+(1-2-23))×2127最小正数:x=1.0×2-128最小负数:x=-(1+(1-2-23))×2127最大负数:x=-1.0×2-128乘法器要实现n*n位时,需要n(n-1)个全加器和nn个与门。第三章1、目前在计算机系统中,通常采用高速缓存、主存和辅存三级存储结构。2、目前存储器的特点是:速度快的存储器价格贵,容

8、量小;而价格低的存储器速度慢,容量大。所以,在计算机存储器体系结构设计时,应当在存储器容量,速度和价格方面的因素作折中考虑,建立了分层次的存储器体系结构。3、存储系统的分级结构主存—辅存层次:主要解决容量问题。。cache--主存层次:主要解决速度问题。4、主存的主要技术指标存储容量:指存储器可以容纳的二进制信息量。存取时间:又称存储器访问时间,指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的的时间。存储周期:指连续启动两次读操作所需的最小间隔。通常存储周期略大于存取时间。存

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1、第一章1.硬件技术对计算机更新换代的影响第一代1946-1957年,电子管计算机第二代1958-1964年,晶体管计算机第三代1965-1971年,中小规模集成电路计算机第四代1972-1990年,大规模和超大规模集成电路计算机第五代1991年开始的巨大规模集成电路2.计算机硬件有运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。3..计算机软件分类:系统程序和应用程序两大类系统程序:各种服务性程序、语言程序、操作系统、数据库管理系统。4.诺依曼计算机的工作原理可概述为:“存储程序”+“程

2、序控制”5.指令:计算机要完成的每一个基本操作就叫一条指令。程序:为解决某一问题按一定顺序排列的一串指令序列叫做程序。6.微程序设计级:由硬件直接执行微指令。·一般机器级:也称机器语言级。它由微程序解释机器指令系统。也是硬件级。·操作系统级:由操作系统程序实现,由机器指令和广义指令组成操作系统。也称混合级。·汇编语言级:由汇编程序支持和执行。不采用汇编语言编程的可不要这一级。·高级语言级:是面向用户由各种高级语言编译程序支持和执行。第二章1、补码加、减规则:[x]补+[y]补=[x+y]补(可以证明

3、)[x-y]补=[x]补-[y]补=[x]补+[-y]补(可以证明)其中x、y为任意有符号数。[-y]补可以通过对[y]补包括符号位在内“变反、最低位加1”。2、浮点格式IEEE754采用较多的IEEE754标准:其中:阶码采用移码形式,尾数为1.M,即上式的实际值为:x=(-1)s´(1.M)´2E-K注意:MS:数符,占1为。MS:为0表示“+”,MS:为1表示“―”。E:阶码e的移码形式,占据8位,包括1位阶符和7位数值。将阶码e的真值平移127便转换成移码E,即E=127+e。移码E的取值范

4、围为[1,254],0和255用于表示特殊含义的数值。M:尾数,占23位。由于尾数的规格化要求,IEEE754标准约定小数点左边隐含一位“1”,从而使尾数的实际有效位为24位,即尾数的有效值为1.M。根据上述规定,32位单精度浮点数所表示的数值x为:x=(-1)S×2E―127×1.M1、例:将5/32和―69.625表示成IEEE754单精度浮点数的格式。解:①5/32=0.00101B=1.01B×2-3,按IEEE754单精度浮点数的要求,∵x≥0,∴S=0,∵尾数的有效值1.M∴M=0100

5、0000000000000000000B∵E=127+e,∴E=127+(-3)=124=01111100B5/32表示成IEEE754单精度浮点数的格式为:001111100 01000000000000000000000B②∵―69.625=―1000101.101B=―1.000101101B×26∴S=1,M=00010110100000000000000B,E=127+6=133=10000101B,其浮点数格式如下:110000101000101101000000000000002、例:

6、将IEEE754单精度浮点数42E48000H转换成真值十进制数。解:单精度浮点数42E48000H可表示为:01000010111001001000000000000000∴S=1,E=10000101B=133,M=11001001000000000000000B=0.78515625,其浮点数对应的真值为:(-1)S×2E―127×1.M=(-1)0×2133―127×1.78515625=1.78515625×26=114.25例假设一个32位二进制所表示的非零规格化浮点数x的真值为:x=(

7、-1)S×(1.M)×2E-128问:它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少?解:注意理解规格化:尾数采用原码表示,阶码采用移码表示。最大正数:x=(1+(1-2-23))×2127最小正数:x=1.0×2-128最小负数:x=-(1+(1-2-23))×2127最大负数:x=-1.0×2-128乘法器要实现n*n位时,需要n(n-1)个全加器和nn个与门。第三章1、目前在计算机系统中,通常采用高速缓存、主存和辅存三级存储结构。2、目前存储器的特点是:速度快的存储器价格贵,容

8、量小;而价格低的存储器速度慢,容量大。所以,在计算机存储器体系结构设计时,应当在存储器容量,速度和价格方面的因素作折中考虑,建立了分层次的存储器体系结构。3、存储系统的分级结构主存—辅存层次:主要解决容量问题。。cache--主存层次:主要解决速度问题。4、主存的主要技术指标存储容量:指存储器可以容纳的二进制信息量。存取时间:又称存储器访问时间,指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的的时间。存储周期:指连续启动两次读操作所需的最小间隔。通常存储周期略大于存取时间。存

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