知识点 - 计算机组成原理

计算机组成原理重要知识点

第一章 绪论

一、 冯．诺依曼思想体系——计算机（硬件）由运算器、控制器、存储器、输入输出设备五部分组成，

存储程序，按地址访问、顺序执行

二、 总线的概念。按传送信息的不同如何划分；按逻辑结构如何划分 三、 冯．诺依曼结构（普林斯顿结构）与哈弗结构的存储器设计思想

四、 计算机系统的概念，软件与硬件的关系、计算机系统的层次结构（实际机器与虚拟机器） 五、 计算机的主要性能指标的含义（机器字长，数据通路宽度，主存容量，运算速度） 六、 CPU和主机两个术语的含义，完整的计算机系统的概念，硬件、软件的功能划分 七、 总线概念和总线分时共享的特点、三态门与总线电路

第二章 数据的机器层次表示 一、真值和机器数的概念

数的真值变成机器码时有四种表示方法：原码表示法，反码表示法，补码表示法，移码表示码。 其中移码主要用于表示浮点数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和对阶操作

二、一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。

几种定点机器数的 数值表示范围。 三、浮点数

浮点数的标准表示法：符号位S、阶码E、尾数M三个域组成。其中阶码E通常用移码表示（其值等于指数的真值e加上一个固定偏移值）。

规格化浮点数（原码，补码表示的规格化浮点数的区别）

五、处理字符信息（符号数据即非数值信息），

七、常见的BCD码：8421码、2421码、余3码、格雷码 （有权码，无权码，特点）

八、检错纠错码：奇偶校验（掌握奇偶校验原理及校验位的形成及检测方法）,海明码的纠错原理（理解）

第三章 指令系统

一、指令格式:指令的基本格式,指令的地址码结构（3、2、1、0地址指令的区别），非规整型指令的操作码（扩

展操作码）

二、编址方式 （位，字节，字…）

三、操作数寻址方式——立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻

址、变址寻址、页面寻址

四、指令寻址方式——顺序对寻址方式、跳跃寻址方式 五、指令类型及功能

六、不同的计算机的I/O指令差别很大，通常有两种方式：独立编址方式 ,统一编址方式

第四章 数值的机器运算

一、为运算器构造的简单性，运算方法中算术运算通常采用补码加减法，原码乘除法或补码乘除法。

为了运算器的高速性和控制的简单性，采用了先行进位、阵列乘除法、流水线等并行技术。 二、掌握定点原码/补码加减运算方法及溢出的判断（特别是补码双符号位法判断溢出）

三、掌握定点原码/补码一位乘法运算方法（注意补码移位操作的正确，暂时保留进位数据的具体措施…）

第五章 存储系统和结构

一、存储器按在计算机系统中的作用分类——主存、辅存、高速缓冲存储器（Cache） 二、按介质分类——半导体、磁表面、激光

三、按存取方式分类——随机、只读、顺序、直接

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四、按信息的可保存性分类——易失性存储器、非易失性存储器 五、多级存储器结构——Cache—主存—辅存，不同层次间的区别

六、理解主存储器的有关术语——位、存储字、存储单元、存储元、存储体等 七、主存的主要性能指标——存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽

八、DRAM为什么需要刷新及刷新方式——集中式、分散式、异步刷新方式的区别

九、主存的位扩展与字扩展（设计用若干存储芯片构成存储器的地址分配方法和画逻辑图）

第六章 中央处理器

一、 CPU的功能——对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制（指令控制、操作控制、时间控制、

数据加工）

二、 CPU组成——运算器、控制器、Cache

三、 CPU中的主要寄存器：通用、专用（PC、IR、MAR、MDR、状态标志寄存器）、 四、 控制器组成——指令部件（程度计数器、指令寄存器、指令译码器）、时序部件、微操做信号发生器CU、

中断控制逻辑、

五、 控制器的实现方法分类——组合逻辑型控制器、存储逻辑型（微程序）控制器 、组合逻辑与存储逻辑结

合型 及它们之间的区别

六、 时序系统：指令周期——CPU取出并执行一条指令的周期

机器周期——通常用内存中读取一个指令字的最短时间规定，也叫CPU周期 时钟周期——节拍脉冲式T周期（小型机又分为节拍和工作脉冲）

七、 对于微机系统而言，一个指令周期包含若干机器周期，一个机器周期又包含若干时钟周期 八、 CPU的控制方式——同步，异步，联合 （各自特点）

九、 微程序控制原理：微命令——控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制信号 微操作——执行部件接受微命令后进行的操作叫微操作

微指令——若干微命令的集合（控制字）

包括微操作控制字段（微操作码字段）、顺序控制字段（微地址码字段）

微地址——控存中存放控制字（微指令）的单元地址

微（指令）周期——从控存读取一条控制字（微指令）并执行相应微命令所需的全部

时间

微程序——实现一条机器指令功能的若干条微指令组成的序列

十、微指令编码法——位直接控制（不译码法）、字段编码法（字段直接控制、字段间接控制）

理解兼容性微命令与互斥性微命令的编码原则

十一、微程序控制器的组成：控制存储器（CM） 这是微程序控制器的核心部件，用来存放微程序。

微指令寄存器（?IR ）用来存放从CM取出的正在执行的微指令。 微地址形成部件 用来产生初始微地址和后继微地址。

微地址寄存器（ ?MAR ）接受微地址形成部件送来的微地址，为在CM中读取

指令作准备

十二、微程序入口地址的形成：一级功能转换、二级功能转换、通过PLA电路实现功能转换 十三、后继微地址形成方式——增量方式、断定方式（给定与测试判定相结合）

十四、水平型微指令与垂直型微指令比较：

1。水平型微指令操作能力强，效率高灵活性强、垂真型微指令较差； 2。水平型微指令指令 执行一条指令时间短，垂直型微指令执行时间长；

3。水平型微指令 解释指令的微程序，微指令字长微程序短，垂直型微指令微指令字短微程序长； 4。水平型微指令难以掌握，垂直型微指令较容易。

十五、微指令与机器指令关系—— 一条机器指令由若干微指令组成的序列（一段微程序）来实现

十六、流水CPU —— 以时间并行性为原理构造的处理器 十七、多核心CPU —— 以空间并行性为原理构造的处理器

十八、CISC与RISC

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RISC最主要的特征——指令条数少，指令长度固定，指令格式少，寻址方式种类少

第八章 外部设备

一、外设——除主机（CPU + 主存）外连接的各种硬件装置 二、外设按功能划分的五大类及典型设备

三、磁盘地址组成——记录面、磁道、扇区、道密度、位密度

第九章 输入输出系统 一、 I/O数据管理方式（输入/输出信息传送控制方式）——程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问（DMA）

方式、通道方式、外围处理机方式。

二、程序中断方式——中断源、中断向量、中断屏蔽、中断优先级、多级中断、中断响应（条件）、中断服务、

中断隐指令、向量中断与非向量中断的区别

三、中断概念——中断是指计算机由任何非寻常的或非预期的急需处理的事件引起CPU暂时中断现有程序的

执行而转去执行另一服务程序来处理这些事件，等处理完成后又返回原程序这一整个执行过程。

五、 DMA概念——是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，

数据不经过CPU，而直接在内存和I/O设备之间进行。DMA控制器将向内存发出地址和控制信号，修改地址，对传送的字个数计数，数据传送完毕则以中断方式向CPU报告传送操作结果，CPU响应中断并进行善后工作。

六、DMA传送方式——CPU停止访问内存法、DMA与CPU交替访存法（存储器分时法）、周期挪用法

七、通道方式——通道功能是由硬件自动寻找并执行主存中相应的通道指令，组织外围设备和内存进行数据传

输，按I/O指令要求启动外设，向CPU报告中断等。

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