1、組成原理考點單選10分 填空10分 簡答20分 應用題60分頁碼為組成原理第五版的配套第一章 3分（1） P5 CPI FLOPS MIPSCPI ：執行一條指令所需的平均時鐘周期數MIPS： 平均每秒執行多少百萬條定點指令數FLOPS ：表示每秒執行浮點操作的次數，衡量機器浮點操作的性能（2） P10 存儲結構、哈弗結構、馮諾依曼馮諾依曼：指令和數據放在同一個存儲器哈佛結構:指令和數據分別放在兩個存儲器（3）P14 計算機層次結構（題型1問有哪幾層，題型2給出特點問是哪一層結構）第二章 （1） 應用題（1）浮點數 IE754與十進制的相互轉換都要會（需要補考的浮點數加法）（2）原碼不恢復余數

2、法除法求商、余數（需要補考的原碼一位乘法）例 X = -0.1011，Y=0.1101，求X/Y原解： X原=1.1011，Y原=0.1101 Y補=0.1101，-Y補=1.0011 商的符號 Qs= 1 0 = 1 所以 X/Y原 = 1.1101 余數=-0.01112-4（3） P29 什么叫溢出、檢測方法（考選擇）采用雙符號位法采用單符號位法采用“雙符號位法”，也稱“變形補碼”或“模4補碼采用變形補碼后，如果兩個數相加后，其結果的符號位出現“01”或“10”兩種組合時,表示發生溢出。例15 1100, -1000,求。 補11 0100,補11 1000 補11 0100補11 10

3、00 10 1100（4） 兩級先行進位的ALU 74181和74182 （考選擇填空）一個與非門或或非門的延遲為T，一個異或門的延遲為3T第三章（1） 應用題 緩存運用 考點主存、緩存、地址格式 主存與cache的地址映射（題型與課后作業類似作業：P125-126 11、13、14還有老師給的WORD文檔的作業）（2）P66 考概念主存儲器的技術指標 存儲容量、存取時間、存儲周期、存儲器帶存儲容量：在一個存儲器中可以容納的存儲單元的總數存取時間：又稱存儲器訪問時間，是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間存儲周期：是指連續啟動兩次讀操作所需間隔的最小時間存儲器帶寬：是單位時間里存儲器

4、所存取的信息量（3） Cache的寫操作策略P97 寫回法 全寫法 寫一次發寫回法：當CPU寫cache命中時，只修改cache的內容，而不立即寫入主存；只有當此行被換出時才寫回主存。這種方法減少了訪問主存的次數，但是存在不一致性的隱患。實現這種方法時，每個cache行必須配置一個修改位，以反映此行是否被CPU修改過。全寫法：當寫cache命中時，cache與主存同時發生寫修改，因而較好地維護了cache與主存的內容的一致性。當寫cache未命中時，直接向主存進行寫入。cache中每行無需設置一個修改位以及相應的判斷邏輯。缺點是降低了cache的功效。寫一次法：基于寫回法并結合全寫法的寫策略，

5、寫命中與寫未命中的處理方法與寫回法基本相同，只是第一次寫命中時要同時寫入主存。這便于維護系統全部cache的一致性。 （4） 簡答題 （1）SRAM,DRAM的區別（課件第一頁較完整）SRAM（靜態RAM：Static RAM）以觸發器為基本存儲單元不需要額外的刷新電路速度快，但集成度低，功耗和價格較高DRAM（動態RAM：Dynamic RAM）以單個MOS管和電容器為基本存儲單元要不斷進行刷新(Refresh) 操作集成度高、價格低、功耗小，但速度較SRAM慢（2）DRAM刷新方式、特點（需要補考的存儲器設計）集中式刷新：在整個刷新間隔內，前一段時間重復進行讀/寫周期或維持周期，等到需要進

6、行刷新操作時，便暫停讀/寫或維持周期，而逐行刷新整個存儲器，它適用于高速存儲器由于刷新集中進行，會造成芯片“死時間”過長；在刷新過程中，禁止正常的讀/寫操作分散式刷新方式：是前兩種方式的結合，把刷新操作平均分散到整個刷新周期例如：將2116芯片在2ms內分散地把128行刷新一遍2000s128 =15.625 s 15.5 s即每隔15.5 s刷新一行（3）3.4節只讀存儲器的分類主要有兩類：掩模ROM：掩模ROM實際上是一個存儲內容固定的ROM，由生產廠家提供產品。 可編程ROM：用戶后寫入內容，有些可以多次寫入。一次性編程的PROM多次編程的EPROM和E2PROM第四章（考概念）（1）簡

7、答題 （1）指令系統指標（完備性、有效性、規整性、兼容性）完備性：完備性要求指令系統豐富、功能齊全、使用方便。 有效性：利用該指令系統所編寫的程序能夠高效率的運行。高效率主要表現在程序占據存儲空間小、執行速度快。規整性：規整性包括指令系統的對稱性、勻齊性、指令格式和數據格式的一致性。對稱性指在指令系統中所有的寄存器和存儲器單元都可同等對待，所有的指令都可使用各種尋址方式；勻齊性是指一種操作性質的指令可以支持各種數據類型；指令格式和數據格式的一致性是指指令長度和數據長度有一定的關系，以方便處理和存取。兼容性：系列機各機種之間具有相同的基本結構和共同的基本指令集(“向上兼容”)（2）指令的尋址方式

8、、操作數的基本尋址方式、存儲方式（寫特點、計算地址）指令尋址方式：順序尋址方式跳躍(轉移)尋址方式操作數的基本尋址方式：1.隱含尋址：在指令中不明顯地給出操作數的地址，其操作數或操作數的地址隱含在某個通用寄存器中或指定的存儲單元中2.立即尋址：指令的地址字段指出的不是操作數的地址，而直接是操作數本身3.直接尋址：在指令格式的地址字段中，直接給出操作數在內存的地址4.間接尋址：指令中地址字段中的內容不是操作數的真正地址，而是操作數地址的指示器5.寄存器尋址方式和寄存器間接尋址方式寄存器直接尋址： 指令的地址碼部分給出的是某通用寄存器編號Ri，Ri寄存器中存放著操作數寄存器間接尋址：指令中地址字段

9、所指的寄存器中存放的是操作數的地址6. 相對尋址方式：相對尋址是把程序計數器PC的內容加上指令格式中的形式地址D而形成操作數的有效地址7.基址尋址方式：將CPU中基址寄存器的內容加上指令格式中的形式地址而形成操作數的有效地址8.變址尋址方式：把CPU中某個變址寄存器的內容與偏移量D相加來形成操作數有效地址9.塊尋址方式：塊尋址方式經常用在輸入輸出指令中，以實現外存儲器或外圍設備同內存之間的數據塊傳送。塊尋址時，通常在指令中指出數據塊的起始地址（首地址）和數據塊的長度（字數或字節數）10.段尋址方式 （3） P131經典指令及精簡指令系統的特點精簡指令系統（RISC指令系統）的最大特點是：選取使

10、用頻率最高的一些簡單指令，指令條數少；指令長度固定，指令格式種類少；只有取數存數指令訪問存儲器，其余指令的操作都在寄存器之間進行。第五章（1） CPU的功能5.1節簡答題CPU的功能指令控制程序的順序控制,主要由程序計數器PC及控制類指令的執行等來實現指令的控制 操作控制-由執行指令的一系列微操作信號進行控制時間控制對各種操作實施時間上的控制,主要由時序信號發生器等實現時間的控制。數據加工對數據實現算術、邏輯運算等的處理（2） 三個時間的概念（指令周期、CPU周期、脈沖T周期）指令周期：取出并執行一條指令的時間通常指令周期的長短與指令的復雜程度有關。一個指令周期包括若干個CPU周期 CPU周期

11、：又稱機器周期，CPU訪問內存所花的時間較長，因此用CPU從內存讀取一條指令字的所需的最短時間來定義一個CPU周期包含若干個時鐘周期時鐘周期： 通常稱為節拍脈沖或T周期，它是處理操作的最基本單位（3） P151 畫方框圖 10分 與課本不同的格式（4） 5.4節微程序控制（與作業類似）地址轉換表達式等 10分（5） P161 機器指令與微指令關系，微編碼等機器指令與微指令關系:一條機器指令對應一個微程序，這個微程序是由若干條微指令序列組成的。簡言之，一條機器指令所完成的 操作劃分成若干條微指令來完成，由微指令進行解釋和執行 從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對應關系來看，前者與內

12、存儲器有關，后者與控制存儲器有關每一個CPU周期就對應一條微指令 微命令編碼：對微指令中的操作控制字段采用的表示方法直接表示法：操作控制字段中的每一位代表一個微命令優點是簡單直觀，其輸出直接用于控制。缺點是微指令字較長，因而使控制存儲器容量較大 編碼表示法：把一組相斥性的微命令信號組成一個小組(即一個字段) ，然后通過小組(字段)譯碼器對每一個微命令信號進行譯碼 ，譯碼輸出作為操作控制信號優點：微指令字短缺點：需要進行譯碼混合表示法：把直接表示法和編碼表示法相混合使用（6） 5.5節比較微程序控制器的和硬件控制器（5.5節課件倒數幾頁）在微程序控制器中，一個機器指令對應一個微程序，一個微指令周

13、期則對應一個節拍電位時間，所以時序產生器只需產生節拍脈沖信號在用硬布線實現的操作控制器中，通常，時序產生器除了產生節拍脈沖信號外，還應當產生節拍電位信號。因為在一個指令周期中要順序執行一系列微操作，需要設置若干節拍電位來定時 在微程序控制器中，微操作控制信號由微指令產生，并且可以重復使用。在硬布線控制器中，某一微操作控制信號由布爾代數表達式描述的輸出函數產生。微程序控制器的特點：規整性：設計規整，設計效率高靈活性：易于修改、擴展指令系統功能；可維護性速度慢，執行效率不高需要訪問控制存儲器用于速度要求不高、功能較復雜的機器中。硬布線控制器的特點：執行速度快微程序控制器每條微指令都需要從控制存儲器

14、中讀取一次，大大影響了速度，硬布線控制取決于電路延遲。硬布線控制器設計復雜，代價昂貴第六章15分（1） P185 6.1節總線特性簡答題總線的特性物理特性: 總線的物理連接方式（總線根數，插頭、插座的形狀，引腳的排列方式）功能特性: 描述總線中每一根線的功能電氣特性: 定義每一根線上信號的傳遞方向及其有效電平范圍時間特性: 定義每根線在什么時間有效（2）6.2節總線接口、數據傳送方式接口(I/O設備適配器)：指CPU和主存、外圍設備之間通過總線進行連接的邏輯部件。接口部件在它動態連接的兩個部件之間起著“轉換器”的作用，以便實現彼此之間的信息傳送。信息傳送方式:串行傳送當信息以串行方式傳送時，只

15、有一條傳輸線，且采用脈沖傳送。并行傳送 用并行方式傳送二進制信息時，對每個數據位都需要單獨一條傳輸線。分時傳送 某個傳輸線上既傳送地址信息，又傳送數據信息。共享總線的部件分時使用總線（3）6.3節總線的仲裁（仲裁方法，各自的特點，哪幾種算法）集中式仲裁:中每個功能模塊有兩條線連到中央仲裁器：一條是送往仲裁器的總線請求信號線BR，一條是仲裁器送出的總線授權信號線BG。計數器定時查詢方式獨立請求方式鏈式查詢方式鏈式查詢方式的優點只用很少幾根線就能按一定優先次序實現總線仲裁很容易擴充設備。鏈式查詢方式的缺點對詢問鏈的電路故障很敏感；查詢鏈的優先級是固定的，如果優先級高的設備出現頻繁的請求時，優先級較

16、低的設備可能長期不能使用總線 計數器定時查詢方式優點：優先次序可靈活變動。固定優先級：計數器每次初值均為0。循環優先級：計數器從中止點開始計數(優先級相等)獨立請求方式：特點：每個設備均有一對BR和BG線，通過自身的BR線請求，由中央仲裁器經判優發出BGi以使優先設備獲得總線使用權。優點：響應速度快，對優先次序的控制靈活。缺點：控制線數量多。分布式仲裁: 不需要中央仲裁器，每個潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器。當它們有總線請求時，把它們唯一的仲裁號發送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應，并撤消它的仲裁號。

17、最后，獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。（4）6.4節總線的定時和數據傳送模式6.4.1總線的定時（方法哪兩種，各自的特點，同步，異步，看課件）定時：指事件出現在總線上的時序關系。同步定時異步定時 同步定時：在同步定時協議中，事件出現在總線上的時刻由總線時鐘信號來確定。每個功能模塊什么時候發送或接收信息都由統一時鐘規定。優點：時序規整，控制簡單，具有較高的傳輸頻率，適用于總線長度較短、各功能模塊存取時間比較接近的情況缺點：不適合存取時間差別大的模塊異步定時：在異步定時協議中，后一事件出現在總線上的時刻取決于前一事件的出現，即建立在應答式或互鎖機制基礎上。 特點：無公共時鐘信號，可變長度的總線周期

18、優點：可靠性高，適用于存取時間差別大的模塊之間的通信。缺點：增加總線的復雜性和成本。6.4.2總線數據傳送模式1、讀、寫操作讀操作由從方到主方的數據傳送過程；寫操作由主方到從方的數據傳送過程。2、塊傳送操作CPU存儲器之間數據塊傳送采用一次多倍字長的猝發式傳送。3、寫后讀、讀修改寫操作只給出地址一次，或進行先寫后讀操作（用于校驗）或進行先讀后寫操作（用于對共享存儲資源的保護）。4、廣播、廣集操作廣播允許一個主方對多個從方進行寫操作。廣集將選定的多個從方數據在總線上完成“與”或“或”操作，用以檢測多個中斷源。（5）6.5節PCI總線特點 （課件的第一、二頁）PCI總線(Peripheral Co

19、mponent Interconnect, 外部設備互聯) 是一種高帶寬且與CPU無關的標準總線，又是至關重要的層次總線。它采用同步定時協議和集中式仲裁策略，并具有自動配置能力,連接各種高速的PCI設備。PCI設備可以是主設備，也可以是從設備，或兼而有之。 支持無限的猝發式傳送允許有多條PCI總線 第七章（1） 硬盤的結構、組成（2）7.2.5磁盤存儲器的技術指標（課件習題10分計算）存儲密度： 單位長度或單位面積所存儲的二進制信息量。道密度：指沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數，單位為道/英寸位密度：指沿磁道的單位長度上記錄的二進制信息位數，單位為位/英寸面密度：位密度道密度，單位為位/平方英

20、寸存儲容量：以字節為單位，指存儲器所能存儲的二進制信息總量。 磁盤存儲器有格式化容量和非格式化容量兩個指標：格式化容量：指按照特定的記錄格式存儲信息的總量非格式化容量：磁記錄表面可以利用的磁化單元總數平均存取時間 ：存取時間是指從發出讀寫命令后，磁頭從某一起始位置移動至新的記錄位置，到開始從盤片表面讀出或寫入信息加上傳送數據所需要的時間。 定位時間或找道時間：將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時間等待時間：找道完成后至磁道上需要訪問的信息到達磁頭下的時間平均存取時間=平均找道時間+平均等待時間+數據傳送時間Ta=Ts+1/(2r)+b/(rN)Ts表示平均找道時間，一般為1020ms1/(2r)

21、表示平均等待時間，它用磁盤旋轉一周所需時間的一半來表示。假設固定頭盤轉速達6000轉/分，則平均等待時間為5ms。 b/(rN)表示數據傳送時間，r表示磁盤旋轉速率，單位是轉/秒；b表示傳送的字節數，N表示每磁道字節數數據傳輸率：磁盤存儲器在單位時間內向主機傳送數據的字節數假設磁盤旋轉速度為每秒n轉，每條磁道容量為N個字節，則數據傳輸率Dr=nN(字節/秒)。也可以寫成Dr=Dv(字節/秒)，其中D為位密度，v為磁盤旋轉的線速度。 例4磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。存儲區域內徑22cm ，外徑33cm，道密度為40道/cm，內層位密度400位/cm，轉速2400轉/分

22、。問：(1)共有多少柱面?(2)盤組總存儲容量是多少?(3)數據傳輸率多少?(4)采用定長數據塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么?尋址命令中如何表示磁盤地址? (5)如果某文件長度超過一個磁道的容量，應將它記錄在同一個存儲面上，還是記錄在同一個柱面上?解(1)有效存儲區域=16.5-11=5.5(cm) 因為道密度=40道/cm，所以405.5=220道，即220個圓柱面(2)內層磁道周長為2R=23.1411=69.08(cm) 每道信息量=400位/cm69.08cm=27632位=3454B 每面信息量=3454B220=759880B 盤組總容量=759880B10=7598800B(3)磁盤數據傳輸率Dr=rN, N為每條磁道容量， N=3454B,r為磁盤轉速， r=2400轉/60秒=40轉/秒 Dr=rN=403454B=13816B/s練習1某磁盤共10個記錄面，每面有220條磁道，已知磁