计算机组成原理考点整理

发布 2019-07-24 10:43:35 阅读 5400

题型单项选择题每题1分共 10分

填空题每空1分共15分。

名词解释题每题1分共5分。

简答题每题5分共25分

判断改错题每题2分共10分

计算和设计题共35分

第一章。冯诺依曼型计算机的工作原理【填空题】

冯诺依曼型计算机的工作原理是存储程序并按地址顺序执行。

第二章。ieee 754 浮点数格式标准【填空题】

考查点:ieee754 标准浮点数由哪几个部分组成,将一个十进制数写成ieee754 标准浮点数的形式。

按ieee754标准,一个浮点数由尾数的符号s,阶码e ,尾数m 三部分组成。

当s、e、m全为0时,表示0;全为1时,表示无穷大;

例题:十进制(20.375)转换为754标准32位浮点数的二进制存储格式。

20.37510100.0111.0100011*2^4 e=4;

s=0; e=e+127=131=10000011; m=0100011;

s+e+m=0 10000011 0100011 0000 0000 0000 0000(补全位) =十六进制(41a30000)

原码补码反码移码的定义和互换 【填空题或选择题】

考点: 已知一个数的原码,求其补码;已知一个数的补码,求其负数的补码。

从y(补)求-y(补)的法则:对y(补)包括符号位“求反且最末位加1”,即可得到-y(补)。

例题:x=+122 , y=-122

x(原)=01111010 , x(反)=01111010 , x(补)=01111010;

y(原)=11111010 , y(反)=10000101 , y(补)=10000110, -y(补)=01111001+1=01111010

补码的加减法 【计算题】

考点:变形补码做加减法的计算,并说明计算结果是否出现溢出,如果有溢出,是上溢还是下溢(p29 例17 例18)

为了判断‘溢出’是否发生,常采用双符号位法,即正数符号位‘00’,负数符号位‘11’。

例17、x=+01100 , y=+01000 ,求 x+y。

x(补)=001100 ,y(补)=001000 ,x(补)+y(补)=010100 ;符号位出现‘01’,正溢出。

例18、x=-1100 , y=-1000 , 求x+y。

x(补)=110100 , y(补)=111000 , x(补)+y(补)=101100 ;符号位出现‘10’,负溢出。

不恢复余数法做除法 【计算题】

考点:用不恢复余数法做除法,写出计算过程 (p43 例23)

例23、x=0.101001 , y=0.111 , 求x/y。 x(补)=0.101001;y(补)=0.111;-y(补)=1.001;

多功能算术/逻辑运算单元 【填空题判断题】

考点:74181alu 和 74121alu 的原理和二级,**先行进位的实现(p50 图2.13)

4片74181的p、g输出端送入74182先行进位部件(cla),可实现16bit二级的先行进位。

16片74181和5片74182可以构成64bit具有**先行进位。

浮点加减法运算 【计算题】

考点:浮点加减法计算 (p55 例28)

浮点运算流水线加速比的计算 (p60 例 32)

例28、设x=(2^010)*0.11011011 , y=(2^100)*(0.10101100),求x+y。

例32、假设有一个4级流水浮点加法器每个过程段所需的时间为:0操作数检查t1=70ns,对阶t2=60ns,相加t3=90ns,规格化t4=80ns,缓冲寄存器l的延时为tl=10ns,求:(1)4级流水线加法的加速比为多少?

(2)如果每个过程段的时间都相同,即都为75ns(包括缓冲寄存器)时,加速比为多少?

解:(1)加法器的流水线时钟周期至少为 t=90ns + 10ns = 100ns

如果采用同样的逻辑电路,但不是流水线方式,则浮点加法所需的时间为 t1+t2+t3+t4=300ns

因此,4级流水线加法器的加速比为 ck=300/100 = 3

2)当每个过程段的时间都是75ns时,加速比为 ck=300/75 = 4

第三章。存储器的分级 【简答题】

考点:存储器分为哪**,为什么分**,每级的作用。

对存储器的要求是容量大、速度快、成本低,但是在一个存储器中要求同时兼顾这三方面是困难的,为了解决这一矛盾,计算机通常采用多级存储器体系结构:

1. 高速缓冲寄存器,计算机利用cache来高速存取指令和数据。

2. 主存储器,用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。

3. 外存储器,通常用来存放系统程序和大型数据文件及数据库。

主存储器的性能指标 【名词解释】

考点:存取时间,存储周期

存取时间:又称存储器的访问时间,是指一次读操作命令发出到该操作完成,将数据读出到数据总线上所经历的时间。

存储周期:指连续启动两次读操作所需时间间隔的最小时间,通常略大于存取时间。

存储器的扩充 【计算题】

考点: p101 习题2 ,3 (3.1考)

这个自己看吧,例题太复杂了,就不整理了~~~

多模块交叉存储器 【计算题】

考点: 交叉方式的片选方法,交叉方式的地址分配,交叉存取度的概念,交叉存储器的带宽的计算 p91 例5

多模块交叉存储器采用低位地址做偏选。

模块存取一个字的存储周期为t ,总线传送时间为 t ,存储器的交叉模块数为m,称 m=t / t为交叉存取度。

例5、存储器容量32字,字长64位,模块数m=4,存储周期t=200ns,数据总线宽度为64位,总线传送周期t=50ns,若连续读出4个字,顺序和交叉的带宽各为多少?

信息总量q=64b*4=256b

所需时间:交叉t1=t +(m-1)*t =350ns ;顺序t2=m*t=800ns;

带宽:交叉w1=q / t1 =730mb / s ; 顺序w2=q / t2 =320mb / s.

cache存储器 【计算题填空题】

考点: 命中率平均存取时间效率的计算; p94 例6

cpu与cache之间的数据交换是以字为单位,而cache与主存之间的数据交换是以块为单位。

在一个程序执行期间,设nc表示cache完成存取的总次数,nm表示主存完成存取的总次数,h定义为命中率,则有

h=nc/(nc+nm)。

若tc表示命中时的cache访问时间,tm表示未命中时的主存访问时间,1-h表示未命中率,则cache/主存系统的平均访问时间ta为。

ta=h*tc+(1-h)*tm。

设r=tm/tc,表示主存慢于cache的倍率,e表示访问效率,则有。

e=tc/ta = tc / h*tc + 1-h)*tm)=1 / r+(1-r)*h)。

命中率越接近1越好,r值以5-10为宜。

主存和cache的地址映射 【简答题】

考点: 三种映射方式的工作原理和特点。

1.全相联映射方式,将主存中一个块的地址(块号)与块的内容(字)一起存于cache的行中,其中块地址存于cache行的标记部分中。优点:

可使主存的一个块直接拷贝到cache中的任意一行上,非常灵活。缺点:比较器电路难于设计和实现,因此只适合于小容量cache采用。

2.直接映射方式,cache将s位的块地址分为两部分:r位作为cache的行地址,s-r位作为标记与块数据一起保存在该行。

优点:硬件简单,成本低。缺点:

每个主存块只有一个固定的行位置可存放。

3.组相联映射方式,将cache分成u组,每组v行,主存块存放到那个组是固定的,至于存到该组的哪一行是灵活的。特点:适度地兼顾了前两种方式的优点又尽量避免二者的缺点。

第四章。数据的寻址方式 【填空题名词解释】

考点: 掌握几种数据寻址方式的工作原理。

1.隐含寻址。

2.立即寻址。

3.直接寻址。

4.间接寻址。

5.寄存器寻址。

6.寄存器间接寻址。

7.偏移寻址(相对寻址、基址寻址、变址寻址)

8.段寻址方式。

9.堆栈寻址。

工作原理的话,还是自己仔细看喽~~~

第五章。cpu中主要寄存器 【填空题名词解释】

考点: 几个主要寄存器的作用和相互之间的关系。

1. 指令寄存器(ir) 保存当前正在执行的一条指令。

2. 程序计数器(pc) 确定下一条指令的地址。

3. 数据地址寄存器(ar) 保存当前cpu所访问的数据cache存储器中单元的地址。

4. 缓冲寄存器(dr) a作为alu运算结果和通用寄存器之间信息传送中时间上的缓冲;b补偿cpu和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。

5. 通用寄存器(r0~r3) 当alu执行算数或逻辑运算时,为alu提供一个工作区。

6. 状态寄存器(psw) 保存算术指令和逻辑指令运算或测试结果建立的各种条件**。

指令的执行过程 【计算题】

考点: 给出一个数据通路图,写出给定指令的执行过程和需要的微操作控制信号,以及在什么时间内信号有效。(p140 例1)考。

这个不怎么好整理,就不整理了~~~

微指令 【计算题】

考点: 微指令格式的设计 (p182 习题 11)

这个也是~~~

流水cpu 【填空题, 简答题】

考点: 流水中三种相关的概念;写后读相关,读后写相关,写后写相关的判断。

1.资源相关,多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。

2.数据相关,必须等待前一条指令执行完毕后,才能执行下一条指令,这两条指令数据相关。

3.控制相关,控制相关冲突是由转移指令引起的。处理方法:延迟转移法、转移**法。

第六章。集中式总线仲裁 【简答题】

考点: 集中式总裁的三种方式的工作原理和格式的优缺点。

1.链式查询方式。

工作原理:总线授权信号bg串行地从一个i/o接口传到下一个i/o接口,假如bg到达的接口无总线请求,则继续往下查询,否则便不再往下查询。

优点:只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁,并且这种链式结构很容易扩充设备。

缺点:对询问链的电路故障很敏感;优先级是固定的,优先级低的设备可能长期不能使用总线,不可通过可编程改变优先级。

2.计数器定时查询方式。

计算机组成原理期末复习总结

1 控制存储器cm选用读出时间为30ns,问这种情况下为周期为多少?并画出为指令执行时序图。2 控制存储器cm选用读出时间为50ns,问这种情况下为周期为多少?并画出为指令执行时序图。例题2 指令流水线有取址 if 译码 id 执行 ex 访存 mem 写回寄存器堆 wb 5个过程段,共有12条指令...

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