计算机组成原理复习要点
一、 题型分布
选择题 20分；填空题 30分；判断题 10分；计算题 20/25分；简答题 20/15分
二、 每章重点内容 第一章 概述
1、什么是计算机组成
设备级组成 版块级组成 芯片级组成 元件级组成 物理组成 计算机组成2、诺依曼体系结构计算机的特点
（1）硬件由五大部份组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）。 （2）软件以2#表示。 （3）采用存储程序
所有的程序预先存放在存储器中,此为计算机高速自动的基础； 存储器采用一维线性结构； 指令采用串行执行方式。
控制流（指令流）驱动方式； （4）非诺依曼体系结构计算机
数据流计算机
多核(芯)处理机的计算机 3、计算机系统的层次结构
（1）从软、硬件组成角度划分层次结构
逻辑组成 设备级组成 寄存器级组成
（2）从语言功能角度划分的层次结构
虚拟机：通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能。
第二章 数据表示
1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围 （1）原码：
计算规则：最高位表示符号位；其余有效值部分以2#的绝对值表示。如： （+0.1011）原=0.1011; （-0.1001）原=1.1001 （+1011）原 = 01011; （-1001）原 =11001
注意：在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。
原码的数学定义
若定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，则： X原=X 当 1 >X≥0 X原=1-X=1+|x| 当 0≥X>-1
若定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，则： X原=X 当 2n >X≥0 X原=2n-X=2n+|x| 当 0≥X>-2n 说明：
在各种码制（包括原码）的表示中需注意表示位数的约定，即不同的位数表示结果不同，如：
以5位表示，则（-0.1011）原=1.1011 以8位表示，则（-0.1011）原=1.1011000 0的原码有二种表示方式： 小数：（+0.0000）原=0.0000，（-0.0000）原=1.0000 整数：（+00000）原 =00000， （-00000）原=10000
符号位不是数值的一部分，不能直接参与运算，需单独处理。 约定数据位数的目的是约定数据的表示范围，即： 小数：-1 < X < 1 整数：-2n < X < 2n （2）反码：
计算规则：正数的反码与原码同；负数的反码是原码除最高位（符号位）外，各位求反。如： 正数：（+0.1011）原=（+0.1011）反=0.1011; 负数：(-0.1001)原=1.1001，则(-0.1001)反=1.0110 反码的数学定义
若定点小数反码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，则： X反=X 当 1 >X≥0 X反=（2-2-n）+X 当 0≥X>-1
若定点整数反码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，则： X反=X 当 2n >X≥0 X反=（ 2n -1）+X 当 0≥X>- 2n （3）补码：
计算规则：正数的补码与原码同；负数的补码是反码的最低加1。如： 正数:
(+0.1011)原=(+0.1011)反=(+0.1011)补=0.1011; 负数：
(-0.1001)原=1.1001
(-0.1001)反=1.0110 (-0.1001)补=1.0111 数学定义
（X）补=M+X （MOD M）
其中：M表示模，即容器的最大容量。
若定点小数补码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，则 M=2； 若定点整数补码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，则 M= 2n+1 2、为什么计算机中数值类型的数据以补码表示 补码的符号位是数值的一部分，可以参与运算。 0的补码表示具有唯一性。
补码的表示范围比原码、反码大。 3、常见寻址方式的特点
（1）寻址方式：获得指令或操作数的方式。
（2）指令寻址：由程序计数提供即将要执行的指令的地址。
（3）操作数寻址：与具体的寻址方式有关。操作数寻址方式应说明是源操作数还是目标操作数的寻址方式。
4、采用多种寻址方式的目的（缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性） 缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程的灵活性。 5、如何减少指令中地址数的方法
采用隐地址（隐含约定）可以简化指令地址结构，即减少指令中的显地址数。 6、外设的编址方式（在任何一种方式每个外设都有一个独立的地址） （1）I/O与主存统一编址，即I/O是看作是主存的延伸。 （2）I/O与主存单独编址：
I/O编址到设备级，即一个I/O只有一个地址。 I/O编址到寄存级，即一个I/O有多个地址。 7、指令系统优化的趋势（CISC、RISC） （1）CISC(复杂指令系统计算机)
从编程角度出发，希望指令系统中包含的指令尽可能多，每条指令中的操作信息尽可能多。该类指令系统一般包含300-500指令。为提高机器效率，采用了向量化、超标量、超长指令字等技术。 （2）指令系统的发展趋势
早期：面向用户编程，采用CISC技术
现代：面向系统、向高级语言靠近，采用RISC技术 （3）实际上CISC和RISC均是当前的发展(优化)趋势
第三章 存储器
1、 存储器的按工作原理和存取方式的分类
（1）物理原理分类：A、磁芯 B、半导体存储器C、磁表面存储器D、光盘存储器E、其它存储器
（2）存取方式的划分：A、随机存取存储器（RAM）B、只读存储器（ROM）C、顺序存取存储器（SAM）D直接存取存储器（DAM） 2、 存储器的三级层次结构及各层次的功能
（1）主存:基本要求：随机访问、工作速度快、具有一定容量； 功能：存放当前执行的指令和数据。 （2）外存:基本要求：容量大、成本低、一定的速度
功能：长期保存数据；作为主存的外援存储器。 外存也可采用多级存储结构。 （3）cache:基本要求：速度足够快、一定容量
功能：CPU与主存的缓冲，匹配主存与CPU的速度。 内容：是当前主存中最活跃数据的副本。 内容形成的依据：
程序局部性原理：时间和空间局部性。
3、 静态与动态存储器间的区别、动态存储器为什么还需要刷新及刷新有分类
（1）根据信息表示方式分为：
动态存储器(DRAM):以电容中的电荷表示信息,需动态刷新； 静态存储器(SRAM):以双稳态信息。
（2）需动态刷新：因为动态存储器是依靠电容上的存储电荷暂存信息，而电容上存储的电荷会逐渐减变弱所以需要刷新。
（3）刷新的分类：A、集中刷新B、分散刷新C、异步刷新。 4、 校验码：奇偶、循环校验码（CRC）计算 （1） 奇/偶校验：
奇/偶校验：使校验码中“1”的个数和为奇/偶数,主要用于主存校验。 例：有效信息：01101011，则 奇校验码：011010110 偶校验码：011010111 （2）循环校验码 A、编码原理： 现假设有：
有效信息：M ； 除数G（生成多项式） 有：
M/G=Q+R/G
此时，可选择R作为校验位，则MR即为校验码。 B、校验原理：
（M-R）/G=Q+0/G
说明：以接收到的校验码除以约定的除数，若余数为0，则可认为接收到的数据是正确的。
例：有效信息1101，生成多项式样1011，求循环校验码 解：
有效信息1101(k=4)，即M(x)=x3+x2+x0
生成多项式1011(r+1=4,即r=3),即G(x)=x3+x1+x0
M(x)·x3=x6+x5+x3，即1101000（对1101左移三位） M(x)·x3/G(x)=1101000/1011=1111+001/1011 即1010的CRC是：1101001
循环校验码的来源
余数与出错序号间处理存在对应模式，该模式只与只与码制和生成多项式有关，与具体的码字无关。 生成多项式满足的条件：
任一位发生错误都应使余数不为0； 不同的位发生的错误余数应不同。 用的生成多项式：
CCITT：G(x)=x16+x15+x2+1 IEEE：G(x)=x16+x12+x5+1 5、 存储器的扩展 (1)位扩展：
例：2K×4芯片组成2K×8 特点：
(1)片选信号连接在一起，二个芯片分别提供高低位的数据； (2)芯片的地址线直接与AB按位连接。 (2) 字扩展
例：2K×4芯片组成4K×4 特点：
AB高位地址通过译码形成芯片的片选信号； AB低位地址通过译码连接芯片的低位地址；
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