计算机组成原理期末复习资料-王爱英

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第1、2章
1:简述冯诺依曼机的特点?
答:(1)计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成;
(2)采用存储程序的方式,程序和数据放在同一个存储器中,指令和数据一样可以送到运算器运算,即由指令组成的程序是可以修改的;
(3)指令和数据均用二进制码表示;
(4)指令由操作码和地址码组成;再生实验
(5)指令在存储器内按顺序存放。由指令计数器(PC)指明要执行的指令所在单元地址,一般按顺序递增,但可按运算结果或外界条件而改变;
(6)机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器的数据通过运算器。
2:触发器触发方式种类?
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答:(1)电平触发器[D];(2)边沿触发器[D];(3)主-从触发器[JK]。
3:阵列逻辑电路?
答:(1)读/写存储器RAM;(2)只读存储器ROM;(3)可编程逻辑阵列PAL-熔丝;(4)通用阵列逻辑GAL-
电擦除;(5)门阵列GA;(6)宏单元阵列MA;(7)可编程门阵列PGA;
4:PAL和GAL区别?
(1)PAL采的采用的是熔丝工艺,一旦编程后就不能改写,而GAL采用电擦除的CMOS(E *ECMS)工艺,可擦除重写100次以上,数据可保存20年以上,在数秒钟内即可完成擦除和编程过程。
(2)PAL器件的应用局限性较大,对于不同的输出结构,需选用不同型号的PAL器件,而GAL的输出结构有一个输出逻辑宏单元OLMC,通过对它的编程,使GAl有多种输出方式:寄存器型输出、组合逻辑输出,并可控制三态输出门,因此显得很灵活。
5:单元阵列由哪几个部分组成?
答:标准单元、通道区、I/O单元、压焊点。
第4章主存储器
1:主存储器类型?
答:(1)随机存储器又叫读写存储器RAM[易失性存储器];非……(2)只读存储器ROM;(3)可编程只读存储器PROM;(4)可擦出可编程只读存储器EPROM;(5)可用电擦除的可编程只读存储器E*EPROM;
2:主存储器主要性能指标?
答:主存储容量、存储器存取时间和存储周期时间。
3:读写存储器分为?
答:静态存储器SRAM和动态存储器DRAM;
DRAM以“读出”方式再生或刷新,周期小于等于2ms。
DRAM分为三管存储单元电路和单管存储单元电路。单管的优点:线路简单,单元占用面积小,速度快。缺点:是破坏性的,读出后要立即对单元进行“重写”,已恢复原信息;单元独处
信号很小,要求有高灵敏度的独处放大器。宿州学院学报
SRAM和DRAM比较:DRAM优点:(1)集成度高-单管存储,(2)封装尺寸小-
地址分批进入,管脚少;(3)价格便宜;(4)功率小。缺点:(1)速度慢-用了动态原件;(2)需要再生。
第5章指令系统
1:一条指令包含哪些信息?
答:操作码、操作数地址、操作结果的存储地址、下一条指令的地址。
2:15条三地址指令操作码由0000~1110给出;15条而地址指令由11110000~11111110给出;15条以地址指令由111111110000~111111111110给出;16条零地址指令由1111111111110000~1 111111*********给出。
3:霍夫曼编码-依据指令出现概率;
字长决定运算精度和寻址能力。
寻址能力可通过加长机器字长和地址扩展技术。
指令的长度主要取决于:操作码的长度、操作数的地址长度和操作数地址的个数。
短格式指令和长格式指令。
4:8种寻址方式?
答:(1)直接寻址-->MOV
AX,[3000H];特点:只访问一次存储器,地址位数决定了寻址范围,操作数的地址不易改变。
(2)寄存器寻址:MOV
SS,AX;不访存,AX是通用寄存器,可以缩短指令长度,节省存储空间,提高指令执行速度。
(3)带位移量的基址寻址--
>EA=(BR)+A;BR为基址寄存器(通用寄存器),A为位移量disp;特点:解决了程序在存储器中的定位和扩大寻址空间的问题,对多道程序和浮动程序很有用。
(4)变址寻址--
>EA=(IX)+A;IX为変址寄存器,由用户给定,可作为偏移量,A不变,可作为基地址。如果还有基址寄存器,计算有效地址时还要加上。特点:可扩大寻址范围,変址由用户给定;便于处理数组问题。
(5)间接寻址--
>EA=(A);分为寄存器间接和存储器间接寻址。(A)是操作数的地址或指令的地址。特点:多次访存,可扩大寻址范围,便于変址程序。
(6)相对寻址--
>EA=(PC)+A;当前指令地址+偏移量A;特点:转移地址不固定,随PC变化,总是相差一个disp,对于浮动程序适用。disp可正可负,通常用补码。
(7)立即数寻址--
>特点:指令执行阶段不访存,提高了执行速度,只能适用于操作数固定情况下。
(8)堆栈寻址
鸡西大学学报5:指令的分类与功能?
答:
(1)算术逻辑运算指令
这类指令包括逻辑加、逻辑乘、按位加、逻辑移位等指令,主要用于无符号数的位操作、代码的转换、判断及运算。移位指令用来对寄存器的内容实现左移、右移或循环移位。(2)移位操作指令(算术、逻辑和循环移位)
算术右移时最高位(符号位)不变,逻辑右移最高位补零。
(3)浮点运算指令
(4)十进制运算指令
(5)字符串处理指令——字符串的传送、比较、查询、转换等。
(6)数据传送指令
数据传送指令主要包括取数指令、存数指令、传送指令、成组传送指令、字节交换指令、清累加器指令、堆栈操作指令等等。这类指令主要用来实现主存和寄存器之间,或寄存器和寄存器之间的数据传送。
(7)转移类指令——
a、无条件转移jump和条件转移指令branch;
b、调用指令和返回指令call和return;
c、陷阱与陷阱指令——意外中断。
(8)堆栈及堆栈操作指令——PUSH OPR:先(SP)-1->SP后OPR->(SP);在中断、子程序调用中广泛用于保存返回地址,状态标志及现场信息。不同语言子程序调用时参数的传递,用堆栈普遍。
(9)输入输出(I/O)指令——
输入输出指令主要用来启动外围设备,检查测试外围设备的工作状态,并实现外部备和CP U之间,或外围设备与外围设备之间的信息传送。
(10)特权指令——
特权指令是指具有特殊权限的指令。这类指令只用于操作系统或其他系统软件,一般不直接提供给用户使用。
在多用户、多任务的计算机系统中特权指令必不可少。它主要用于系统资源的分配和管理。
(11)其他指令——
除以上各类指令外,还有状态寄存器置位、复位指令、测试指令、暂停指令,空操作指令,以及其他一些系统控制用的特殊指令。
6:CISC指令的主要特点?
答:(1)指令系统复杂庞大,指令数目一般多达两三百条;
(2)指令长度不固定,指令格式多;
墨西哥海军陆战队(3)可以访存指令不受限制;
(4)各种指令使用频率相差很大;
(5)各种指令执行时间相差很大,大多数指令需多个时钟周期才能完成;
(6)控制器大多数采用微程序控制;
(7)难以用优化编译生成高效的目标代码程序。
7:SISC指令特点?
答:(1)选取适用频率较高的一些简单指令,复杂指令的功能由简单指令的组合来实现;(2)指令长度固定,指令格式种类少;
(3)只有Load/Store指令访存,其余指令的操作数在寄存器之间进行;
(4)CPU中有多个通用寄存器;
(5)控制器采用组合逻辑控制;
(6)采用流水技术,大部分指令在一个时钟周期内完成;
(7)采用优化的编译程序。
8:CISC和SISC比较?
答:(1)SISC更能充分利用VLSI芯片的面积;
(2)SISC更能提高运算速度;
(3)SISC便于设计,可降低成本;
(4)SISC有利于编译程序代码优化;
(5)SISC不易实现指令系统兼容。
第6章中央处理器
1:Intel80386微机系统组成?
答:(1)80386微机处理器;
(2)80384时钟发生器;reset:0FFFFFFF0H
(3)80387协处理器;
(4)总线控制逻辑;
(5)存储器与输入输出系统;
(6)DMA控制器及中断控制器;
DMA控制I/O设备和与主存直接传送信息逻辑电路;中断控制器用于传送一个数据或发生故障时进行处理。
(7)"ready"逻辑电路。由主存向80386发出。
2:Intel80386结构?
答:指令部件、执行部件和存储管理。
指令部件:完成取指及指令译码功能,并发出控制信号;
执行部件:包括ALU、乘法部件和寄存器组等;
存储管理:用来确定存储地址。
(1)D0~D31:双向32位数据总线;
(2)A2~A31地址线和“字节使能”信号BE0#~BE3#,#表低电位有效。
(3)CLK2:40MHz时钟;
(4)RESET:总清或复位信号;
(5)总线定义周期信号:W/R#写/读周期,D/C#数据/控制周期,M/IO#访问主存储器/IO设备,LOCK#总线锁定信号(0);
(5)总线控制信号:ADS#地址状态信号(0),NA#主存或IO送80386信号,指令重叠,BS16#兼容16位主存信号或IO,READY#;
(7)HOLD和HLDA总线仲裁信号。主设备发出占用总线请求(HOLD),处理机释放总线后发出应答信号HLDA,放弃总线控制权。此时HLDA是80386唯一送到引出端上的信号。
(8)中断INTR和NMI:为中断请求信号和不可屏蔽中断请求信号。
(9)协处理器接口信号:PEREQ请求信号,BUSY#忙信号,ERROR#出错信号。
3:控制器概括作用和功能及组成?
答;作用:发出满足一定时序关系的控制信号,实现指令系统规定的各条指令的功能,并保证计算机系统正常运行。
功能:(1)取指令;(2)分析指令;(3)执行指令;(4)控制程序和数据的输入与结果输出;(5)对异常情况和某些请求的处理。
组成:(1)程序计数器PC;
(2)指令寄存器IR;
(3)指令译码器或操作码译码器;
(4)脉冲源及启停线路;
(5)时序控制信号形成部件。
补:程序状态字PAW和程序状态控制器PSR。
4:加法指令执行过程。
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操作码-rs,rd-rsl-imm/disp
答:
(1)取指微指令
1)指令地址送地址总线:PC->AB
2)发访存控制命令:ADS,W/R非=0,M/IO非=1
3)指令送指令寄存器:DB->IR
4)程序寄存器加1:PC+1;
(2)计算有效地址微指令
1)取两个源操作数:rsl->GR,(rsl)->ALU,disp->ALU
2)加法运算:"+"
3)地址送寄存器:ALU->AR;
(3)取数微指令
1)数据地址送地址总线:AR->AB
2)发访存控制命令:ADS,W/R非=0,M/IO非
3)数据送数据寄存器:DB->DR;
(4)加法运算和送结果微指令
1)两源操作数送ALU:rs->GR,(rs)->ALU,DR->ALU
2)加法运算:“+”
3)送结果:ALU->GR(rd->GR,ALU->rd),置状态位N,Z,V,C。
5:微程序设计方向?
答:(1)如何缩短微指令字长;
(2)如何减少微程序长度;
(3)如何提高微程序的执行速度。
6:微指令的常用控制字段编译法?
答:(1)直接控制法;优点:简洁直观,输出直接用于控制。
(2)字段直接编译法;优点:缩短了微指令长度。代价:增加了译码器。
(3)字段间接编译法;优点:减少了指令长度。缺点:可能会削弱指令的并行控制能力。

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