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  • 计算机组成与结构

    2017-12-18 20:56:21
    计算机组成与结构是本科大三的核心课程,本考卷可以帮助大三的学生复习计算机组成与结构的课程知识
  • 计算机组成与结构 清华教材经典
  • 计算机组成与结构部分笔记,内容包括系统概论,Verilog 语言及vivado使用,运算器等。
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  • 计算机组成与结构(王爱英)

    热门讨论 2011-03-07 21:11:40
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  • 计算机组成与结构-重点

    千次阅读 多人点赞 2020-12-22 23:38:44
      (1)计算机由 运算器、控制器、存储器、输入设备 和 输出设备 5 部分组成。   (2)采用存储程序的方式,程序和数据放在同一个存储器中,并以二进制表示。   (3)指令由操作码和地址码组成。   (4)...

    第一章 计算机系统概论

    ENIAC的两个缺点(p1)

    1.存储容量太小
    2.用线路的方式来编排程序,每次解题都依靠人工改接连线。

    冯·诺依曼型计算机(p1)

    冯·诺依曼型计算机具有如下基本特点:
      (1)计算机由 运算器、控制器、存储器、输入设备 和 输出设备 5 部分组成。
      (2)采用存储程序的方式,程序和数据放在同一个存储器中,并以二进制表示。
      (3)指令由操作码和地址码组成。
      (4)指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器(即程序计数器 PC)指明要执行的指令所在的存储单元地址,一般按顺序递增,但可按运算结果或外界条件而改变。
      (5)机器以 运算器 为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。

    计算机硬件系统主要由以下哪几部分组成(p4)

    运算器和控制器; 存储器; 输入设备; 输出设备
    1.输入设备:输入原始数据和处理数据的程序

    2.输出设备:输出计算机的处理结果

    3.存储器:存放程序和数据

    4.运算器:对信息/数据进行处理和运算的部件

    5.控制器:实现计算机本身运行过程的自动化

    计算机各部件怎样连接?(p5)

    各部件之间来往的信号可分成地址、数据和控制信号

    信号是通过总线传送的。

    cpu发出的信号****经控制总线送到存储器和输入/输出设备

    cpu经地址总线向存储器/输入输出设备发送地址

    网络功能7个层次(p10)

    从高到低
    1应用层 2表示层3会话层 4传输层 5 网络层6 数据链路层7 物理层

    IPV4和IPV6(p10)

    IPV4:地址长4字节(32位)
    IPV6:长度为128位

    第二章 计算机的逻辑部件

    组合逻辑电路与时序逻辑电路(P12)

    组合逻辑电路:输出只与当前输入相关
    时序逻辑电路:输出与当前,过去输入相关

    组合逻辑电路有哪些?(P12)

    组合逻辑电路:
    1三态门,
    2异或门,
    3加法器,
    4算术逻辑单元,
    5译码器,
    6数据选择器。

    三态门的状态(P12)

    正常0态,正常1态,高组态Z

    异或门(P13)

    异或门有:
    1.源码/反码输出电路
    2.半加器
    3.数码比较器
    4.奇偶检测电路

    半加器(p14)

    ALU(P16)

    ALU是算法逻辑运算单元

    译码器(P18)

    译码器有n个输入变量,2的n次方个输出

    7个输入 , 160个输出(2的7次方)

    译码器的作用:把输入代码译成控制电位

    触发器

    触发器是构成时序电路基础

    主-从触发器(p21)

    主从触发器由于有计数功能,常用于组成计数器

    ROM(P23)

    ROM:由地址译码器和存储单元体组成。

    地址译码器:与阵列

    存储单元体:或阵列

    ROM的特点:存储器的内容是被预先写好的,并且断电后仍能长期保存。

    存储器为什么要加ROM:因为RAM一断电数据没了,加ROM断电数据仍在。

    存储器中存放信息的单元是存储单元

    它是由二进制信息组成的,叫字

    每个二进制信息称为 位

    为了寻找存入存储器中的字,给每个字以编号,称为地址码,简称地址。

    第三章运算方式和运算部件

    进制公式(p33)

    2^0=1
    2^1=2
    2^2=4
    2^3=8
    2^4=16
    2^5=32
    2^6=64
    2^7=128
    2^8=256
    2^9=512
    2^10=1024

    十六进制 对应 十进制数
    A ----------------------- 10
    B ----------------------- 11
    C ----------------------- 12
    D ----------------------- 13
    E ----------------------- 14
    F ----------------------- 15

    由3位二进制数组成1位八进制数

    4位二进数组成1位十六进制数

    进制转换(p34)

    公式 负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)
    [+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补
    [-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补
    在这里插入图片描述

    定点原码一位乘法(p45)

    比如x = 0.1101  ,y = 0.1011
    
    先把部分积设为初始值0(长度扩展到和x相同),即
    00.0000
    y的最后一位是1,所以要加上x的绝对值:
    00.0000 + 00.1101 = 00.1101
    右移1位,前面补0,变成了00.01101
     
    好啦,下面处理y的倒数第二位,还是1,继续加x的绝对值:
    00.01101 + 00.1101 = 01.00111
    别忘记右移1位,前面补0,这样就变成了00.100111
     
    y倒数第3位是0,只要加0就好了(加0的结果还是本身啊。),所以还是:00.100111
    既然加了0,别忘记右移一位哦,所以变成了00.0100111
     
    y还剩最后一个位(也就是第一位)没处理啦,第一位是1哦,那就加上x的绝对值:
    00.0100111 + 00.1101 = 01.0001111
    别忘记右移一位!所以最后结果是 00.10001111~~~
    

    在这里插入图片描述
    还有其他参考https://blog.csdn.net/weixin_44022544/article/details/108902407

    定点补码一位乘法(p4)

    https://blog.csdn.net/weixin_44022544/article/details/108901781

    y为正数
    设X=-0.1101,Y=0.1011,试用、补码一位乘法计算X·Y的乘积。

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    y为负数
    设X=-0.1101,Y= - 0.1011,试用、补码一位乘法计算X·Y的乘积。

    在这里插入图片描述

    浮点数的加减法运算(p54)

    五步骤
    1对阶:小阶向大阶看齐
    2尾数求和(差)
    3规格化
    4舍入
    5浮点数的溢出判断

    在这里插入图片描述
    2的010 *0.1101 1011
    = 2的100 *0.0011 0110 11


    3。规格化 2尾数求和得到结果是11 1000 1010 11
    (前两位是符号:00是正,11是负)
    符号后一位是小数(第三位)
    从这一位开始左移 变成 11 0001 0101 1
    然后补一个0上去的 11 0001 0101 10
    同时阶码减1,二进制100-1=011

    在这里插入图片描述

    详细讲解:https://blog.csdn.net/ruidianbaihuo/article/details/88067889

    浮点数规格化(p54)

    浮点运算部件由阶码运算部件和尾数运算部件组成
    在这里插入图片描述

    定点运算部件(p59)

    定点运算部件由(算术逻辑单元)ALU,寄存器,移位电路,计数器,门电路组成的。

    数据校验码(p61)

    数据校验码包括
    1.奇偶校验码
    2.海明校验码
    3.循环冗余校验码

    数据位为奇数,偶校验码为1
    数据位为奇数,奇校验码为0

    第四章 主存储器

    DMA和通道技术(p70)

    输入输出设备采用:直接存储器存取(DMA)技术和输入输出通道技术

    主存储器的类型(p70)

    主存储器的类型:ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)

    主存储器的主要技术指标(p70)

    主存储器的主要技术指标:
    1.主存容量
    2.存储器存取
    3.存储周期

    总线包括
    1.数据总线
    2.地址总线
    3.控制总线

    cpu通过使用1.2.3进行数据传送
    1.AR(地址寄存器)
    2.DR(数码寄存器)
    3.主存

    DRAM(动态存储器)与SRAM(静态存储器)的比较(p79)

    1.静态存储器存储信息从不自动消失
    2.动态存储器因信息会自动消失而需再生过程

    ROM分类(p79)

    1.ROM只读存储器:只能读出无法写入信息
    2.PROM可编程只读存储器:可根据需求来确定ROM的内容
    3EPROM可编程可擦除只读存储器:为了能多次修改ROM中的内容
    4.EEPROM电可擦可编程序只读存储器:与EPROM原理相同,但可用电擦除
    5. Flash Memory快擦除读写存储器:快闪存储器能擦除存储器中的某些块,而不是整块芯片

    第五章 指令系统

    寻址方式(p93)

    在这里插入图片描述

    寻址方式(p113)
    寄存器寻址方式:操作数在就寄存器

    寄存器间接寻址方式:操作数地址在寄存器

    立即数寻址:操作数在指令

    直接寻址:操作数地址在指令

    基址,变址,相对寻址方式:寄存器中的内容与位移量之和

    RISC的产生(p104)

    对CISC指令系统所作的运行统计分析表明,各种指令使用频率相差悬殊,常用的较为简单的指令,仅占指令总数的20%,但在程序中使用的频率却占80%。

    RISC的特点(p105)

    1.选取使用频率最高的一些简单指令,指令条数少;

    2.指令长度固定,指令格式种类少;

    3.只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作都在寄存器之间进行;

    4.CPU中通用寄存器相当多。算术逻辑运算指令的操作数都在通用寄存器中存取;

    5.大部分指令在一个机器周期内完成,复杂指令可化为简单指令序列,把它当成子程序使用;

    RISC和SISC的区别

    RISC指令数量少,只有一些使用频率高的简单指令,支持寻址方式少,指令长度固定,易进行流水线操作,容易使用编译器进行优化。

    CISC有不常用的复杂指令,支持寻址方式多,增加了硬件的复杂性,不利于流水化。

    本题答案来源:https://blog.csdn.net/weixin_40408952/article/details/105636771

    第六章中央存储器

    计算机的工作过程(p114)

    计算机的工作过程: 加电→产生reset信号→执行程序→停机→停电

    控制器由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器、时序控制信号和脉冲源及启停线路

    加法指令(p120)

    1.从存储器去指令,送到指令寄存器,并进行操作码译码
    2.在ALU计算数据地址,将计算得到的有效地址送地址寄存器AR
    3.到存储器取数
    4.进行加法运算,结果送寄存器,并根据运算结果置状态位N,Z,V,C
    (1.取指令 2.计算地址 3.取数 4.运算送结果)

    微程序,微指令,微操作(p121)

    微程序由一组微指令的集合
    程序由一组指令组成
    指令由一组微程序实现
    微程序由一组微指令实现
    微指令由一组微操作实现
    在这里插入图片描述

    微指令格式(p124)

    微指令格式包括控制字段下址字段

    微指令格式分类(p134)

    微指令格式分类
    1.水平型微指令
    2.垂直型微指令

    比较
    1水平型微指令并行操作能力强,效率高,灵活性强。
    2.水平型微指令执行时间短
    3.水平型微指令 解释指令的微程序,具有微指令字 长,但微程序 短的特点
    4.水平型微指令 用户难以掌握

    为什么要流水线

    第七章 存储系统

    主存储器和外存储器(p165)

    1.半导体存储器DRAM作为主存储器
    2.用磁盘,磁带,光盘作为外存储器/辅助存储器

    半导体可随机访问任一单元
    辅助存储器一般为串行访问存储器

    cache-主存-辅存三级存储层次(p165)

    cache (SRAM)
    主存(DRAM)
    辅存(磁表面存储器)

    (p166)

    例题一
    在这里插入图片描述
    例题二
    在这里插入图片描述

    局部性原理

    局部性原理又分为时间局部性 和空间局部性 。

    写通法指写操作数时既写入Cache又写入主存;

    写回法指写操作数时写入Cache而不写入主存,仅当数据被替换出Cache时才写回主存。

    虚拟存储器(p171)

    虚拟存储器将主存或辅存的地址空间统一编址,形成一个庞大的地址空间。
    虚地址:虚拟地址,逻辑地址
    实地址:主存地址,物理地址

    第9章输入输出设备

    主机(p206)

    主机:cpu(中央处理器)和MM(主存储器)构成计算机的主体

    外设:包括输入输出设备和外存储器 。 主机之外硬件设备称为外部设备

    第10章输入输出系统

    输入输出系统(p229)

    输入输出系统包括外部设备(输入输出设备和辅助存储器)和主机(cpu和存储器)之间的控制部件

    DMA输入输出方式(p237)

    DMA是I/O设备与主存储器之间由硬件组成的直接数据通路,用于成组数据(数据块)传送

    数据块传送是在DMA控制器下进行的

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  • 计算机组成与结构(第3版)电子教案试题及答案
  • 计算机组成与结构,王爱英,第4版。非原创,但结合上课情况进行了修改,适合讲课用,应该可以,欢迎交流!
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  • 计算机组成与结构复习整理(一)

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    3.计算机系统计算机系统的组成冯·诺伊曼体系(硬件组成)输入设备输出设备运算器控制器存储器计算机的工作原理采用二进制编码的原因 课程的章节安排 几句需要记忆的 1.计算机技术进步划代的主要标志 计算机技术...

    课程的章节安排

    在这里插入图片描述

    几句需要记忆的

    1.计算机技术进步划代的主要标志

    计算机技术进步划代的主要标志:元器件的更新

    2.计算机是一种现代化的信息处理工具。

    更具体地说,电子计算机是一种能对数字化信息进行自动高速运算的通用处理装置。

    3.计算机系统

    计算机系统是包括计算机硬件和软件的一个整体,两者不可分割,但处于不同的层次上。没有计算机软件的“裸机”发挥不了任何作用,等于人只有躯壳,没有灵魂一样。而硬件是软件的物理基础,正是由于硬件的高度进步才为软件的发展提供了舞台。

    计算机系统的组成

    在这里插入图片描述
    注:
    CPU=运算器+控制器
    主机=CPU+主存储器
    外部设备(除主机以外的硬件)=输入设备+输出设备+辅助存储器

    冯·诺伊曼体系(硬件组成)

    在这里插入图片描述

    输入设备

    将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入计算机。(键盘、鼠标、扫描仪、摄像机)

    输出设备

    将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其他系统所要求的信息形式输出。(显示器、打印机)

    运算器

    a.进行算术运算和逻辑运算的部件,运算数据以二进制格式输出,可以从存储器取出或来自输入设备,运算结果或写入存储器,或通过输出设备输出。
    b.算术运算:加减乘除(1+1=2)
    逻辑运算:与、或、非、异或、比较、移位(1+1=1)

    c.运算器的核心:ALU(算术逻辑单元)
    d.包含的通用寄存器:累加器(ACC)、乘商寄存器(MQ)、
    操作数寄存器(X)、变址寄存器(IX)、基址寄存器(BR)、程序状态寄存器(PSW)

    控制器

    协调整个计算机系统的正常工作。主要包括指令寄存器、指令译码器、时序控制器等部件

    存储器

    a.存放数据和程序的部件,它通过地址线和数据线与其他部件相连。
    b.主存储器:CPU能够直接访问的存储器。
    辅助存储器:用于帮助主存记忆更多的信息。

    计算机的工作原理

    a.把程序和数据装入主存储器
    b.从程序的起始地址运行程序
    c.用程序的首地址从存储器中取出第一条指令经过译码、执行步骤等控制计算机各功能部件协同运行

    采用二进制编码的原因

    a.二进制只有两种基本状态。使用有两个稳定状态的物理器件就可以表示二进制数的每一位,而制造两个稳定状态的物理器件要比要比制造多个状态稳定的物理器件容易很多。
    b.二进制的编码、计算和运算规则都很简单,可用开关电路实现、简便易行。

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  • 计算机组成与系统结构
  • 计算机组成与系统结构-袁春风.pdf .
  • 计算机组成与结构 第五版 复习 (一)

    千次阅读 多人点赞 2019-06-22 15:58:21
    计算机组成: 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备; 指令组成: 操作码和地址码; 电子计算机发展的五个阶段: 第一代:电子管计算机时代; 第二代:晶体管计算机时代; 第三代:集成电...

    复习目标:进制转换;定点数取值范围;加减运算;奇偶校验码;

    第一章  计算机系统概论

    1943-1946年美国宾夕法尼亚大学研制的电子数字积分器和计算机ENIAC是世界上第一台电子计算机。

    计算机的组成:  运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备;

    指令组成:  操作码和地址码;

    电子计算机发展的五个阶段:

    1. 第一代:电子管计算机时代;
    2. 第二代:晶体管计算机时代;
    3. 第三代:集成电路计算机时代:
    4. 第四代:大规模集成电路计算机时代;
    5. 第五代:超大规模集成电路计算机时代;

    冯诺依曼结构的特点:

    1.  计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备构成;
    2. 程序预先存放在存储器中,计算机工作时能高速的从存储器中取出指令和数据加以执行;
    3. 数据采用二进制码表示;
    4. 指令由操作码和操作数构成;
    5. 指令按执行顺序存放在存储器中,通过程序指针PC来指明要执行的指令地址;
    6. 以运算器为中心,I/O设备与存储器之间的数据传送通过运算器;

     

     第三章  运算方法和运算部件

    由于现实生活中的数字不只0,1两个;              所以引入不同进制;

    数字除了正数还需要有负数的表示;                所以引入反码、原码、补码;

    为了提高负数的精度和范围;                          所以引入浮点数;

    避免运算在存储过程的错误;                        所以引入检验码;

     

    定点数是由符号位数值构成;

    浮点数阶码尾数构成;  N=M*R^E    E为阶码,M为尾数

     

    定点数的取值范围:

     定点小数: 小数点固定在最高位之后称为定点小数。

     -(1-2^(-n+1))≤X≤1-2^(-n+1)       比如n为3时   范围为: -3/4<=X<=3/4

    定点整数:  小数点位固定在最后一位之后称为定点整数。

    -(2^(n-1)-1)≤X≤2^(n-1)-1        比如 n为2时  范围为:-1<=X<=1

     

    原码、反码、补码:

    浮点数的加减运算流程:

    数据校验码:一种常用的带有发现某些错误或自动改错能力的数据编码方法;

    海明校验码、循环冗余校验码 (了解)

    奇偶校验码

    只能发现奇数个传递错误; 

    数据:0101010    用奇校验时的值为0;所以写成:00101010    所以才数1的个数,奇数个就是奇校验

    数据:1100000    用偶校验时的值为0;所以写成:01100000     所以1的个数为偶数,为偶校验

     

     

     

     

     

     

     

     

      

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  • 计算机组成与结构第四版课后答案

    热门讨论 2011-10-04 20:37:02
    计算机组成与结构 第四版 课后答案 王爱英 十一五规划教材
  • 其他我看过的计算机组成原理书籍相比,《计算机组成与系统结构》一书中的文字更简洁和准确,阅读可能需要一定的计算机基础知识。 另外,现在CSDN下载积分几乎只能通过别人下载资源来获取了,加上自身觉得资源不错...
  • 几年西安电子科技大学计算机组成与体系结构期末考试卷 考研的同学或者大二的同学可以认真做一下,很不错的 当时两题原题一题我一题觉得有点难,没做,血泪啊。所以不要妄自揣摩老师的出题心理.

空空如也

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