自考计算机组成原理精讲.docx

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1、计算机组成原理一、课程性质计算机组成原理课程是计算机及其应用专业（专科）的一门重要的主干课程。设目这一课程的目的是使学生了解和掌握计算机系统中硬件部分的构成原理，掌握计算机的基本工作原理，了解计算机各主要部件的硬件结构、相互联系和作用，从而对整个计算机系统从硬件角度有完整的了解，为计算机专业的后继课程的学习打下基础。计算机组成原理课程主要介绍运用数字电路技术实现计算机部件的原理，以及计算机系统的工作原理。本课程的一个主要特点是综合性强，它需要运用多学科的知识，各章之间相互联系又相对独立。二、内容介绍本课程共分为8章：第一章，作为概论，介绍一些基础知识一第二章，介绍计算机中的数据编码和数据的运算

2、方法，其中包括IEEE754浮点标准第三章，介绍存储系统的构成原理以及存储器芯片的原理，对CaChe和虚拟存储器的原理也做了较为细致的介绍n第四章，指令系统的内容中，介绍了指令操作码的设计原理，包括寻址方式、敷据的字节存储顺序和字节对齐的存储方式第五章，控制器的内容中,既介绍了传统的计算机结构和设计原理，也介绍了典型的RlSC处理器的组成结构和指令执行过程及控制器设计原理第六章，介绍了系统总线的概念和原理I第七章，介绍输入输出系统的原理，包括中断方式、DMA方式和通道方式的输入输出系统原理第章，对外围设备进行了介绍，包括各种显示器、打印机、光盘存储设三、学习方法S认真阅读教材阅读教材是基本的教

3、学环节。阅读教材前,应先看自学考试大纲中的学习目的和要求及内容提要,然后系饶地读书。第一遍可相读.”便概精读时要攻破点、难点，并且把本本章与以前各章内容联系起来加以思考.对于某些要的问题还要反复阅读.弁结合完成习题.进行深入的探讨.9参阅有关资料学习以阅谖指定的教材为主.福个应考者可根据学习中遇到的问题.在辅导教师指导下选学一些参考资料.如模拟电路与数字电路、截理计算机及其接口技术、计算机网络技术，以及有关计算机刊物上的文覃.阅读侈考资料的目的是为了加深对教材基本内容的理解。9作好读书笔记及独立完成作业一写读书笔记是巩SS所学知识的一个重要方法.必劾把读书与思考结合起来.通过写笔记变成自己的东

4、西.只有会做了.才算亘正理解。对于作业这个环节.应考者切不日丝祢L本门课程考试的主要题型单项选择题、多项选操期、名词解释、计算遁、前答题、论述题、案I例分析题。Q能力考核分散比例O难易程度比例1.1 计算机硬件的基本构成相关概念计算机：一种能够接收信息，存储信息，并按照存储在其内部的程序对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。1.2 计算机软件概述软件将各种计算机的指令组合起来，便计算机硬件按预定方式工作并扩展其功能，完成复杂的计算任务。系统软件软件系统YI应用软件|系统软件是整个计算机系统的一部分，使得计算机系统的功能完整。应用软件是面向用

5、户应用的功能软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写01.3 程序设计语言及其编译*机器语言：完全由二进制指令代码组成，机器语言源程序可直接由计算机执行汇编语言：由助记符的形式来代替二进制指令，汇编语言源程序需经过汇编后才能执行共同点：效率高，执行速度快，但通用性和可移植性差高级语言：高级语言程序由一系列的语句（或函数）组成本章小结1 .掌握计算机的五个基本功能部件及其基本功能2 .掌握以下基本概念寄存器、算逻单元、存储器、字、字节、容量、字长、数据、地址、指令流、地址流、CPU、主机、总线、兼容、主存、辅存、系统软件、应用软件、机器语言、汇编语言、高级语言、编译、解释往年考题名词解释1

6、 .主机2 .ALU3 .应用软件改错1 .CPU只是计算机的控制器2 .磁盘是存储器，不是外围设备填空1.构成中央处理器的两大部件是和第二章数据编码和数据运算本章内容1 .数据与文字的编码2 .定点数加减法运算3 .定点数乘除法运算4 .逻辑运算5 .定点运算器的组成和结构6 .浮点数运算和浮点数运算器考情分析本章重点考察数制转换，原码补码等编码的变换及表示范围，定点数和浮点数的四则运算，加法器的进位原理以及基本的逻辑运算。题型以选择，填空，计算为主。考题年均分值约15分。2.1数据与文字的编码数字计算机中采用二进制的数据表示方式编码信息数据计算机中表示的二进制数据称为机器数A表示范围有限只

7、能表示离散的数据A机器数分为有符号数和无符号数例：123=1102+210l+3100对于任何一个R进制数N均可表示为如下形式(MR=火蟾i-m=Kk+K(mL+空P+群+TK尺(32115)10=51O-2+11O-13x1O021Oi31O2R称为基值，表示系数K取值范围(O-R-I)且逢R进1Ri称为位权值10112=123+022+121+120=112.1.2定点数的编码定点数是指小数点位置固定不变的数据机器数：一个数的数值部分和符号均用二进制代码表示特点：(1)符号二进制代码化(2)机器数受机器的硬件规模限制，与机器字长有关(3)当数据值超过了编码所能表示的数值范围，则称为数值溢出

8、(4)带符号数的表示方法有原码表示法、补码表示法和移码表示法2.1.3浮点数的编码例(N)K)=125.46=1254610一=0.12546X103例(N)2=110.1011=1101011X2-10=0.1101011X2+ouN=(-l)sMReS称为数符，M称为尾数，R称为基数，E称为阶码浮点数格式：2.1.4文字的编码1、字符的表示方法符号阶码尾数ASeIl用7位二进制数对128个字符编码，加上一位校验位，可用一个字节表示一个字符。2、汉字的表示方法(1)输入码(2)内码(3)字形码3、十进制数的编码(1)字符串形式(2)压缩的十进制数串形式2.1.5检错码和纠错码1 .奇偶校验码

9、奇校验：xl+x2+xk+xk+1=1mod2偶校验：1+x2+k+xk+1=0mod2X1,X2,Xk为信息位,XkX为附加的校验位奇校验：xk+1=x1+x2+xk+1偶校验：xk+1=x1+x2+xk例：设信息码为IOIool1,求该代码的偶校验编码解：xk+1=x1+2+-+k=1+0+1+0+0+1+1=0mod2将校验位加在信息码的右边，得编码结果为101001102.2定点数加减法运算22.1补码的加减法运算?参加运算的操作数均用补码表示并且运算结果也用补码表示。补码加法基本关系区补+M补=+yh卜补码减法的基本关系r+(-y)r+-yh基本规则(1)参加运算的操作数均以补码表示

10、，运算结果仍以补码表示(2)符号位与数值位一样参加运算(3)若求和，则将两补码数直接相加，得到两数之和的补码；若求差，则将减数变补(由M补求卜匹卜)然后与被减数相加，得到两眼差的补码(4)补码总是对2确定的模而言，若运算结果超过模，则自推掉根据两个操作数的符号与结果的符号判别OVR=fyfsf+fyfsfA根据两数相加时产生的进位判别设Cf为符号位上产生的进位，Cl为最高数值位上产生的进位OVR=CfCi+CfCi=CfQCi使用一个符号位进行运算，当出现溢出时，正确的符号位将被数位侵占，符号位含义就会发生混乱。可采用两个符号位，一个被侵占，仍能保证最左边的符号是正确的。OVR-ZO%+ZoN

11、O=z0,ZO例x=11OO,y=1000,求6位双符号位补码之和x+y补解：X1H=OollOO,M补=OOlOOO+yb卜=MH+孤=。10100OVR=O+1=1，溢出计算机实现乘法运算可以采用原码或补码，实现方法：1、硬件：加法器加一些控制线路，或设计专门的乘法电路2、软件编程实现2.3.1原码一位乘法设x=0.1101,y=0.1011求xy=?HOlXIOuHOly4=l.得部分积为X11HOl=y3=l.得部分积为X00Vy2=0.得部分积为0HOlTyl=I.得部分积为X10001111所有部分积相加，得到最后乘积Booth算法1、被乘数X符号任意，并以补码表示，乘数y为正设补

12、=vz12lLlI补=OliJ2yn幻补=2+x(mod2)=2+1+x(mod2)川补=yx补X，朴=(2+1+x)XO.j1j2-ynmod2=(JiJ2-XX0.j1j2-yn)mod2=(2+xxO.j1j2-yn)mod2=xy2.3.3定点数除法运算原码一位除法设X=O.1011,y=0.1101,求xy=?OllOl110110110Iloll101101101001101,0lli2.4逻辑运算逻辑运算是对一位二进制的布尔变量的逻辑运算基本的逻辑运算分为一下几种：“与”运算，又叫逻辑乘，用符号和八表示“或”运算，又叫逻辑加，用符号十和V表示“非”运算，又叫逻辑求反，用运算数上加

13、上划线表示例=10100001,y=10011011x+y=10111011Xy=10000001.v=010111102.6浮点运算和浮点运算器2.6.1 浮点数加法和减法设V=Sjt中=Sj2力其中分别为数v、I的尾数,Q、与分别为数V、】的阶码Jr1对阶尾数运算规格化舍入操作判断结果本章:小结1 .各种进位计数制及相互转换2 .原码、补码、反码、移码的概念，编码方法和定义范围3 .浮点数的编码原理、数值范围和规格化方法4 .奇偶校验码，循环码的概念5 .补码加减法的方法6 .定点加法器的原理和快速进位的原理7 .原码和补码乘法及原码一位除法的运算方法和方法流程8 .逻辑运算，各种移位操作

14、的概念9 .浮点数的运算过程往年考题、1 .若十进制数为132.75,则相应的十六进制数为（）.A.21.3B.84.cC.24.6D.84.62 .原码乘法是指（）A.用原码表示乘数与被乘数，直接相乘B.取操作数绝对值相乘，符号位单独处理C.符号位连同绝对值一起相乘D.取操作数绝对值相乘，乘积符号与乘数符号相同3 .某机字长8位，含一位数符，采用原码表示，则定点小数所能表示的非零最小正数为（）。A.29B.28C.1-27D.274 .若待编信息位为1OIloI1,则该代码的奇校验码为（）A.10110110B.101101101C.10110111D,1011011105 .若X补=1.1011,则其值X是（）A.-0.1011B.-0.0101C.0.1011D.0.0101第三章存储系统本章内容1 .存储器的构成2 .存储系统的构成3 .高速缓冲存储器4 .虚拟存储器考情分析本章重点考察各种存储器的原理和构成，主存的容量扩展技术以及存储