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计算机组成原理期末复习

第 1 章计算机系统概论

1.1 计算机的诞生和发展

冯诺依曼体系

1.2 计算机的硬件

指令

硬件组成

组成计算机的基本部件有中央处理器（CPU，运算器和控制器）、存储器和输入输出设备。

计算机系统分类

1.2 计算机的软件

机器语言汇编语言高级语言

操作系统

第 2 章计算机的逻辑部件

2.1 组合逻辑电路

三态电路

异或门的应用

（1）原码/反码输出电路

（2）半加器

（3）数码比较器

（4）奇偶检测电路

加法器

题：加法器

译码器

数据选择器

2.2 时序逻辑电路

触发器

电位触发器锁存器可以组成暂存器

边沿触发器 D触发器可以组成寄存器、计数器、移位寄存器

主从触发器 JK触发器可以组成计数器

寄存器移位寄存器

计数器

2.3 阵列逻辑电路

只读存储器 ROM

用于存储固定信息，如监控程序、函数和常数

由地址译码器（与阵列）和存储单元（或阵列）构成

可编程序逻辑阵列 PLA

由与阵列、或阵列组成，都可编程

采用熔丝工艺

可编程序阵列逻辑 PAL

与阵列可编程，或阵列不可编程

采用熔丝工艺

通用阵列逻辑 GAL

门阵列 GA 宏单元阵列 MCA

现场可编程门阵列 FPGA

第 3 章运算方法和运算部件

3.1 数据的表示方法和转换

进制转换

N转十：位值原理

十转N：整数部分，短除法（除N取余）；小数部分，乘N取整

十进制可以精确表示二进制，二进制不能精确表示十进制

题：进制转换

编码

3.2 数据表示和加减法

数据表示

题：数据表示

补码右移时要计入符号位，即移动符号位的值，但是符号位本身保持不变。左移时，如果符号位改变，则发生溢出。

溢出检查

浮点数

规格化就是尾数除了符号位之外的最高位一定为1

3.3 二进制乘法

原码一位乘

补码一位乘

补码的X符号位加入运算

若Y<0，最后加[-X]补

补码一位乘：布斯公式

布斯法，Y的符号位也参加运算，单符号位，Y最后补0（Y左右两边都要补数字）

部分积 + [(Y_(i+1)-Y_i*X]补

注意，不需要全部右移完毕，在下题中右移4次就结束。

3.4 二进制除法

原码一位除：加减交替法

商带符号位，多一位

3.5 浮点数运算

浮点数加减法

浮点数乘除法

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3.7 数据校验码

奇偶校验码

海明码

题：海明码

第 4 章主存储器

4.1 主存储器分类、技术指标和基本操作

存储器的分类

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主存储器的技术指标

4.2 读/写存储器

都是易失性存储器，断电丢数据

SRAM 速度快，体积大，功率大

DRAM 便宜，容量大

静态随机存储器 SRAM

双稳态触发器

动态随机存储器 DRAM

4.3 非易失性半导体存储器

只读存储器 ROM

可编程只读存储器 PROM

熔丝，一次性编程

可擦可编程只读存储器 EPROM

编程次数不受限制，电写，紫外线擦除

可电擦可编程序只读存储器 E^2PROM

电擦，电写，次数10万次

快擦除读写存储器 Flash Memory

即闪存

4.4 容量扩展

位扩展

字扩展

字位同时扩展

第 5 章指令系统

5.2.2 指令操作码的扩展技术

第 6 章中央处理器

6.1 控制器

控制器的组成

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数据通路

题：数据通路

6.2 微程序

控存，控制存储器，ROM

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6.3 微程序设计

微程序控制字段的编译法

题：微指令控制字段格式设计

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[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2fNU2Ped-1689395759572)(https://media.opennet.top/i/2023/06/13/6488695f2b8ca.png)]

微指令格式

6.5 流水线

CPU 性能公式

扫描件_时间=执行程序所需的时钟周期数时钟周期时_1

题：CPU 性能

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流水线阻塞

流水线阻塞是指在流水线处理器中，由于某些原因导致流水线暂停或减速，从而影响处理器性能。流水线阻塞的主要原因有数据相关、程序转移和中断请求。下面分别解释这三种情况及其解决方法：

数据相关（Data Dependency）：
数据相关是指一个指令需要等待前一个或多个指令完成数据操作才能执行。这种情况下，流水线需要暂停，等待所需数据准备好。数据相关主要包括RAW（Read After Write，先写后读）、WAR（Write After Read，先读后写）和WAW（Write After Write，先写后写）。

解决方法：