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1、组成与结构复习重点第一章1. 冯诺依曼机的特点2. 计算机的硬件组成（5大部件及各自的作用）3. 计算机系统的层次结构（5层层次图） 4. 计算题第二章1. 模4补码的加减法计算及判溢2. 定点数、浮点数表示范围的计算3. 定点数原码一位乘法4. 补码一位乘法规则5. 浮点数的加减法规则6. 运算器的概念、部件等第三章1. 主存储器的基本组成及工作过程（读写过程）2. 静态RAM(SRAM)与RAM(DRAM)各自的特点，两者的比较3. 存储容量的扩展4. 存储系统的层次结构图及每层的作用5. Cache的地址映像方法（直接映像、组相联映像）（计算主存地址、Cache地址、映像函数、地址对应关
2、系）（参见课件中的例题）第四章1. 指令的格式（指令的组成部分）2. 操作码的扩展方法3. 寻址方式4. 指令综合分析第五章1. CPU的功能2. 控制器的功能3. 控制器的主要组成部件及其作用4. 控制器控制指令执行的基本过程5. 微程序控制器的组成框图、工作原理6. 微流程设计（根据给出的模型机，设计指令周期的流程，包括微操作及相应当控制信号）（参见课件中的例题）第七章1. 输入输出系统的基本功能2. 输入输出设备的编址方式3. I/O数据传送的5种控制方式 4. 中断的概念、中断的类型、中断的一般处理过程（图）、多重中断处理过程（画图）5. DMA的概念、数据传送过程、 DMA的特点第八
3、章1. 流水线的性能分析吞吐率、加速比、 效率第一章一、冯.诺依曼机的特点 1. 计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备组成； 2. 指令和数据同时存放在存储器中，并可按地址访问。指令象数据一样可以修改； 3. 指令和数据用二进制编码； 4. 指令由操作码与操作数两部分组成； 5. 指令在存储器中按执行顺序存放，通常程序是顺序执行； 6. 指令和数据用二进制编码；7. 机器以运算器为中心（现代计算机以存储器为中心）。以运算器为数据流动中枢，以控制器为控制命令中枢8.其工作原理的核心：存储程序与程序控制二、计算机的硬件组成（5大部件及各自的作用）1. 运算器：用来完成算术运算和逻辑运
4、算2. 存储器：用来存放数据和程序3. 控制器：用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果4. 输入输出设备：用来相互转换人们熟悉的信息形式和机器能识别的信息形式3、 计算机系统的层次结构（5层层次图）？4、 计算机的性能指标及计算.Amdahl定律（加速比）：系统中某一部件由于采用某种改进的执行方式后，整个系统的性能提高了，其衡量指标为加速比。Amdahl（阿姆达尔）定律可表示为：Sp：加速比；Te：采用改进措施前执行某任务系统所用的时间；T0：采用改进措施后所需的时间；fe： 被改进部分的执行时间占的百分比大小；re: 性能提高的倍数。例1：计算机执行某测试程序，其中含有大量浮点
5、数据的处理操作，为提高性能可以采用两种方案，一是采用硬件实现求浮点数平方根(FPSQR)的操作，可以使该操作的速度提高10倍；另一种方案是提高所有浮点数据操作(FP)的速度，使其加快2倍。同时已知FPSQR操作时间占整个测试程序执行时间的20%，而FP操作占整个执行时间的50%，现比较两种方案。解：按两种情况求出其加速比：例2，若考虑将系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理使用时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？2. CPU执行程序所用的时间： Tcpu=INCPI Tc (CPI为执行一条指令所需要的时钟周期) 例1：某台计算机只
6、有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作,其它指令只对寄存器进行操作，根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI数如下:求：上述情况的平均CPI。CPI=10.43+20.21+20.12+20.24 =0.43+0.42+0.24+0.48=1.57 例2：如果FP操作比例为25%，FP的平均CPI FP=4，其他指令的平均CPI(它) 为1.33，FPSQR操作比例为2%，而FPSQR的CPIFPSQR=20，改进的方案有二：一是提高FP操作的速度，使其增加一倍即CPIFP改=2，一是提高FPSQR的速度10倍，即CPIFPSQR改=2，试比较两个方案，求解：其中设定I
7、N与TC都是不变的，在此基础上求出改进前后所具有的CPI值，进行比较。解：CPI（原）= =（40.25）+(1.330.75)=2采取以下两种方案进行改进:方案1： 改进所有浮点操作指令使FP的平均CPI值提高一倍，即: CPIFP(改)=2 整个程序在改进后的值为： CPI (改)=(20.25)+(1.330.75)=1.5或CPI (改)=CPI(原)-0.25(CPIFP(原)-CPIFP(改) =2.0-0.25(4-2)=1.5方案2：只改进FPSQR指令，使其CPI值提高10倍，即CPISQR(改)=2 整个程序改进后的值应为：CPI(改)=CPI(原)-0.02(CPIFPS
8、QR(原)-CPIFPSQR(改) =2-0.02(20-2)=1.64两者比较还是方案1更好些 例3：A机执行的程序中有20%转移指令(2TC)，转移指令都需要一条比较指令(1TC)配合，其他指令1TC。B机中转移指令包含比较指令，但TC比A机慢15%。A机、B机哪个工作速度快？A机：TCPUA=INA(0.22+0.21+0.61)TCA=1.2 INA TCAB机：TCPUB=0.8INA(0.2/0.8)2+(1- 0.2/0.8)1)1.15TCA =1.15 INATCA结果：B机比A机工作速度快。 注意：不能仅按主频衡量系统性能。 第二章1、 模4补码的加减法计算及判溢 2、 定
9、点数、浮点数表示范围的计算定点数浮点数 3、 定点数原码一位乘法4、 补码一位乘法规则1. 校正法：（1） 符号位参加运算，必须为双符号位；（2） 当乘数为正时，按原码一位乘运算，结果不校正，移位同补码移位规则；（3） 当乘数为负时，仍按原码一位乘运算，先把Y补的符号位丢掉不管，最后加上X补进行校正2. 比较法：（1） 参加运算的数均以补码表示；（2） 符号位参加运算；（3） 被乘数和部分积取双符号位参加运算，部分积初值为0；（4） 乘数取单符号位，以决定最后一步是否需要校正，即是否要价X补；（5） 乘数末位增设附加位Yn+1，且初始值为0；（6） 乘数的最低两位Yn和Yn+1构成了各步运算的
10、判断位；（7） 移位按补码右移规则进行；（8） 按照上述算法进行n+1步操作，但第n+1步不移位，仅根据Ys和Y1的比较结果判别加或者不加5、 浮点数的加减法规则1. 对阶：向阶码大的看齐，阶码小的尾数右移，阶码加2. 尾数加减：定点小数加减3. 规格化处理：右规：符号位为01或10时，尾数溢出，尾数右移，阶码加1左规：结果不溢出，但最高位与符号位同值，尾数左移，阶码减1，直至最高位与符号位不同4. 尾数精确的处理（尾数下溢的处理）：截断，舍入，恒置1，查表舍入法5. 溢出判断：上溢：置溢出标志，中断；下溢：机器零6、 运算器的概念、部件等运算器是计算机的重要组成部分之一，用来完成全部的算术运
11、算和逻辑运算基本的运算器包含以下几个部分：实现基本算术、逻辑运算功能的ALU，提供操作数与暂存结果的寄存器组，有关的判别逻辑和控制电路等。运算器的功能加法器：串行加法器、并行加法器（超前进位加法器）SN 74181、74182基本特点第三章1. 主存储器的基本组成及工作过程（读写过程）2. 静态RAM(SRAM)与RAM(DRAM)各自的特点，两者的比较3. 存储容量的扩展4. 存储系统的层次结构图及每层的作用5. Cache的地址映像方法（直接映像、组相联映像）（计算主存地址、Cache地址、映像函数、地址对应关系）（参见课件中的例题）第四章1. 指令的格式（指令的组成部分）2. 操作码的扩
12、展方法3. 寻址方式4. 指令综合分析第五章1. CPU的功能控制程序的执行以及完成对数据的处理包括：指令控制，操作控制，时间控制，数据加工 2. 控制器的功能（1） 控制指令的执行（2） 控制程序和数据的I/O（3） 对异常情况和某些请求的处理3. 控制器的主要组成部件及其作用（1） 指令部件（2） 时序部件（3） 时序控制信号形成部件（微操作形成部件）（4） 中断控制机构（5） 控制台4. 控制器控制指令执行的基本过程(看课件)5. 微程序控制器的组成框图、工作原理6. 微流程设计（根据给出的模型机，设计指令周期的流程，包括微操作及相应当控制信号）（参见课件中的例题）第七章1. 输入输出系
13、统的基本功能 (1)为数据传输操作选择输入输出设备 (2)在选定的输入输出设备和CPU(或主存)之间交换数据2. 输入输出设备的编址方式 (1) 统一编址方式： 主存与I/O端口当作主机可以直接访问的一个统一的空间，进行统一编址。 (2) 独立编址方式： 将I/O端口和存储单元分别处理，建立各自独立的地址空间。3. I/O数据传送的5种控制方式 直接程序方式 程序中断方式 直接存储器存取方式 通道方式 外围处理机方式4. 中断的概念、中断的类型、中断的一般处理过程（图）、多重中断处理过程（画图）(1) 中断 : 是指计算机暂时中止正在执行的程序,转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序,待处
14、理完毕后返回到暂时被中止的程序继续执行的一个过程(2) 中断的类型l 强迫中断和资源中断l 程序中断和简单中断l 内中断和外中断l 向量中断和非向量中断l 单重中断和多重中断l 可屏蔽中断和非可屏蔽中断(3) 中断的一般处理过程（图） (4)多重中断处理过程5. DMA的概念、数据传送过程、 DMA的特点（1） DMA的概念即直接存储器存取，是在主存和I/O设备之间开辟直接的数据传送通路（2） 数据传送过程(3) DMA的特点l 它使主存与CPU的固定联系脱钩，使I/O设备与主存直接联系，主存既可以被CPU访问，也可以被I/O设备访问l DMA依靠硬件交换数据， CPU与外设并行工作，提高了系
15、统的效率l 在数据块传送时，主存地址的确定，传送数据的计数等都用硬件电路直接实现l 主存中要开辟专用缓冲区l DMA在开始前和结束后要通过程序和中断方式进行预处理和后处理第八章流水线的性能分析(吞吐率、加速比、 效率)1、 吞吐率吞吐率：衡量流水线速度的重要指标，指单位时间内流水线所完成的任务数或输出结果的数量最大吞吐率：指流水线在连续流动达到稳定状态后所得到的吞吐率2、 加速比加速比是指采用流水线方式后的工作速度与等效的顺序串行方式的工作速度之比。 3、 效率：效率是指流水线中的各功能段的利用率。由于流水线有建立和排空时间，因此各功能段的设备不可能一直处于工作状态，总有一段空闲时间。中断屏蔽的作用：（1）多重中断（2）中断升级例如：某计算机中断系统有A、B、C和D四个中断源，按中断响应的优先顺序由高至低依次为ABCD，每个中断源对应一个屏蔽字，如下表。试完成中断响应处理时空图。