计算机组成原理期末复习路线

此文档是我自己总结，汇总了计算机组成原理的期末复习路线和重要知识点、题型，有需要的朋友收藏下图参考消息吧！

计算机组成原理期末复习路线(其一)(上)

• 1.第一章：计算机概论
  • 1.冯诺依曼结构特点
    • 1°二进制表示信息(数据和指令采用二进制)
    • 2°存储程序的工作方式(核心)
    • 3°五大部件：运算器、控制器、存储器、IO设备
    • *世界上第一台计算机ENIAC不是存储程序的计算机
  • 2.计算机的硬件组成
    • 1°CPU=运算器+控制器
    • 2°主机=CPU+主存储器(RAM和ROM)
    • *计算机硬件的连接方式：总线
  • 3.计算机的总线结构
    • 单总线是最简单的总线结构(系统总线)：
      • 1°地址总线AB：单向，由CPU向主存、外设输入地址信息
      • 2°控制总线CB：双向，传输的是CPU向主存、外设的控制命令 和 主存、外设向CPU的反馈信号
      • 3°数据总线DB：双向，CPU可以向主存、外设读取数据，也可以向它们传输数据
  • 4.计算机的存储器系统
    • 主存储器(RAM、ROM)
    • 外存储器(硬盘、光盘、U盘等)
    • Cache高速缓冲存储器
  • 5.易错概念
    • 对计算机的软硬件资源进行管理，是操作系统的功能
    • 在用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS
    • 计算机运算速度是指每秒能执行多少条指令/浮点运算
• 2.第二章：数据的机器层次表示
  • 1.数值数据的表示
    • 无符号数：机器字长为n+1位的无符号数的表示范围是0~2^(n+1)-1
    • 有符号数：符号位不参与运算
      • 1.真值：带正负号的数
      • 2.机器数：符号数字化的数
        • 原码
        • 反码
        • 补码
          • 模：字长位n+1位的纯整数的模是2^n+1
      • *三种机器数间的转换关系： x为正数，[x]原=[x]反=[x]补 x为负数，[x]反=[x]原xs不变，其余按位取反，[x]补=[x]反+1
  • 2.机器数的定点表示与浮点表示
    • 定点数
      • 定点整数(假设机器字长为n+1位)
        • 原码：-(2^n-1)~2^n-1
        • 反码：-(2^n-1)~2^n-1
        • 补码：-2^n~2^n-1
      • 定点小数(假设机器字长有n+1位)
        • 原码：-(1-2^n)~(1-2^n)
        • 补码：-1~1-2^n
        • *补码表示定点小数最小值为-1，表示为1.0000000
    • 浮点数
      • 表示：N=M*r^E
        • E为阶码部分，带符号位，移码下最大为1111(n=4)，最小为0000(n=4)
        • M是尾数部分，带符号位，纯小数
        • r是基数，通常r=2
        • *浮点数的取值范围由阶码的位数决定，浮点数的精度由尾数的位数决定
      • 浮点数的表示范围
      • 浮点数的规格化
        • 基数为2
          • 原码
            • 无论正负，m1=1
          • 补码
            • 无论正负，ms⊕m1=1
        • 为其他基数时，只需保证规格化后的尾数1/r<=|M|<1
  • 3.非数值数据的表示
    • 字符和字符串的表示
      • ASCII码：标准为7位，使用最广泛
      • 汉字的表示
        • 区位码：20-26 <=> 141AH(首先换算成十六进制)
        • 国标码：国标码=区位码+2020H
        • 机内码：机内码=国标码+8080H
    • 十进制数的表示
      • BCD(二进制编码的十进制数)
        • 8421码
        • 2421码
  • 4.数据校验码
  • 5.易考大题
    • 1.IEEE短浮点数和十进制数的转换
      • E=阶码真值+偏置量(127)
      • 数值的最高位总是1(隐含)
    • 2.给定机器字长写出定点整数和浮点数的表示范围
      • 1°补码表示定点整数的最小值比原码/反码多一位
        • 其原因是真值0的补码表示形式只有一种，所以规定多出来的代码来表示最小值 如 -1000作补码的真值是 -8 -1000作反码的真值是 -7 -1000作原码的真值是-0
      • 2°补码表示定点小数的最小值是-1
        • 原因与1°大致相同
      • 3°无符号数表示的最小值是0
    • 3.海明校验码/循环冗余校验码
      • 海明校验码
        • 1°判断标志位的位数2^K>=N+K-1
        • 2°从P1起，划1隔1
        • 3°从P2起，划2隔2
        • 4°从P3起，划4隔4
        • ···以此类推
        • *若P4/P5前没有D，则需保证之前出现的每个D的出现次数相同
        • P1~Pn均作异或运算

计算机组成原理期末复习路线(其一)(下)

• 3.第三章：指令系统
  • 1.指令格式
    • 1°操作码OP
      • 操作+寻址特征MOD字段(配合寻址方式)
      • 长度固定(IBM360/370)/长度不固定(PDP-11)
    • 2°地址码A
      • 显示
        • 三地址指令：OP|A1|A2|A3
          • 两个源操作数地址+存放结果的地址
        • 二地址指令：OP|A1|A2
          • 两个源操作数的地址，将结果存放到其中的一个地址里
        • 一地址指令：OP|A1
          • 单目运算比如取反操作(自加1)，A1既是源操作数的地址，也是存放结果的地址
          • 双目运算比如相加减，需借助ACC累加器，一个源操作数存放在A1，一个源操作数存放在ACC中，结果也存放至ACC中，采用立即寻址。
        • 零地址指令：OP
          • NOP空指令操作，不需要操作数，堆栈指令如push、pop操作数隐含在堆栈里
      • 隐式
    • 地址码中的内容
      • 源操作数地址
        • 主存地址M
        • 寄存器地址R
        • I/O设备地址
      • 源操作数I(立即数)
      • 目标操作数地址
      • 下一条指令的地址
    • *通常考一个设计指令的大题，请移步至打印资料或课本的大题进行复习
  • 2.寻址方式(指令给出操作数或操作数的有效地址的方式) 形式地址A-----------(寻址方式)----------->有效地址EA
    • 1°立即寻址
      • 地址码直接给出操作数 EA=操作数
        • 不必访问主存，速度快
        • 受指令长度限制，灵活性差
    • 2°直接寻址
      • 地址码给出的是操作码所在存储单元的地址 A=EA，则S=(A)
    • 3°间接寻址
      • A为操作数地址的地址，S=((A))
        • 扩大了指令寻址范围
        • 多级间接寻址寻找操作数需要花费大量时间
    • 4°寄存器寻址
      • 道理同直接寻址，只不过直接寻址从主存中取操作数， 这里是从寄存器中取操作数。
        • 从寄存器中存取数据比主存快得多
        • 缩短了指令的长度且提升了执行速度，几乎所有的计算机都使用了寄存器寻址
    • 5°寄存器间接寻址
      • A是存放操作数地址的主存单元的地址S=((Ri))
    • 6°变址寻址
      • EA=(Rx)(偏移量)+A(首地址) S=((Rx)+A)
        • 变址寻址是面向用户的一种寻址方式，变址寄存器的内容由用户确定，在程序执行过程中可以修改
        • 只需修改变址值，对于数组和字符串的修改很便利
    • 7°基址寻址
      • EA=(Rb)(首地址)+D(偏移量) S=((Rb)+D)
        • 基址值由操作系统或管理员确定/修改
        • 适用于多用户的计算机系统
    • 8°相对寻址
      • EA=(PC)+A(相对偏移量)
        • A可正可负且用补码表示
        • 适用于浮动程序设计，放在主存中的任意位置都无影响
    • 9°堆栈寻址
      • ※SP
        • 先进后出，SP指向栈顶的空单元，栈底固定不变
        • 零地址指令如POP/PUSH就是堆栈指令，其操作数隐含为栈顶元素
    • 10°页面寻址
      • 将整个主存空间分为若干个大小的区，每个区称为一页
      • 标志位Z/C=1 表示当前页寻址，Z/C=0 表示0页寻址
  • 3.堆栈与堆栈操作
    • 寄存器堆栈(硬堆栈)
      • 栈顶固定
      • 寄存器组中各寄存器相互连接
    • 存储期堆栈(软堆栈)
      • 栈顶的大小可变，栈底固定，栈顶浮动，用专门的硬件寄存器作为堆栈的栈顶指针，简称栈指针SP
        • 自底向上生成(向低地址方向生成)
          • 进栈： (SP)-1->SP (A)->(SP)
          • 出栈： ((SP))->A (SP)+1->SP
        • 自顶向下生成(向高地址方向生成)
          • 进栈先令SP+1->SP，再压入数据
          • 出栈先弹出数据，再SP-1->SP