【机组】计算机系统组成 期末复习总结

第一章 计算机系统概论

名词解释

Q：主机

A：除去 输入输出设备 以外放置 主板 及 其他主要机体部分 的容器。

Q：CPU

A：中央处理器 由 寄存器组 、 算术逻辑单元 、 控制器 和 内部总线 组成，通常集成在一片芯片上，是 计算机系统的核心设备 ，能够完成 指令控制 、 操作控制 、 时间控制 、 数据加工 、 处理中断 等功能。

Q：主存

A：内存储器常称为内存或主存，用以 存放指令和数据 ，并能 与中央处理器（CPU）直接交换信息 。通常包含随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。

Q：存储单元

A：可 存取一个机器字 并具有 特定存储地址 的存储单元，通常以 一个字节（8 bit） 为存储单元。存储单元是 可寻址访问的最小单位 ，每个存储单元有 唯一的地址 。

Q：存储字

A： 存储单元中 的 二进制代码组合 。

Q：存储字长

A： 存储单元一次 能 存储 的 二进制数据的位数，与 存储器数据寄存器（MDR） 的 位数相等 。

Q：机器字长

A：CPU一次 能 处理 的 二进制数据的位数 。

Q：CU

A：Control Unit， 控制单元 是 CPU里控制器的组成部分 ，用来 分析当前指令所需完成的操作 ，并 发出各种微操作命令序列 ，用以 控制所有被控对象 。

Q：PC

A：Program Counter， 程序计数器 是 CPU里控制器的组成部分 ，用来 存放当前想要执行的指令地址 ，它与 主存的MAR 之间有一条直接通路，且具有 自动加1 的功能，即可 自动形成下一条指令的地址 。

Q：IR

A：Instruction Register， 指令寄存器 是 CPU里控制器的组成部分 ，用来 存放来自主存MDR的当前指令 ，IR中的 操作码 将送至 CU ，其 地址码作为操作数的地址 送至存储器的 MAR 。

Q：ALU

A：Arithmetic and Logic Unit， 算术逻辑单元 用于 执行指令中所需的算术、逻辑、移位操作 。

Q：ACC

A：Accumulator， 累加器 。

Q：MQ

A：Multiplier-Quotient Register， 乘商寄存器 。

Q：X

A：操作数寄存器 / 辅助寄存器。

Q：MAR

A：Memory Address Register， 存储器地址寄存器 用来 存放想要访问的存储单元的地址 ，其 二进制位数对应存储单元的个数，如 MAR 为 10 位，则有210 = 1024个存储单元，记为1K。

Q：MDR

A：Memory Data Register， 存储器数据寄存器 用来 存放从存储体某单元取出的代码或准备往某存储单元存入的代码 ，其 位数 与 存储字长相等 。

Q：I/O

A：Input/Output equipment， 输入 / 输出设备。

Q：MIPS

A：Million Instruction Per Second，单位时间内执行指令的平均条数。

Q：CPI

A：Cycle Per Instruction， 执行一条指令所需的时钟周期数 ，时钟周期数即为 主频的倒数 。

Q：FLOPS

A：Floating Piont Operation Per Second， 每秒浮点运算次数 。

Q：解释下列英文代号

A：

CPU	中央处理器
PC	程序计数器
IR	指令寄存器
CU	控制单元
ALU	算术逻辑单元
ACC	累加器
MQ	乘商寄存器
X	操作数寄存器
MAR	存储器地址寄存器
MDR	存储器数据寄存器
IO	输入输出设备
MIPS	单位时间内执行指令的平均条数
CPI	执行一条指令所需的时钟周期数
FLOPS	每秒浮点运算次数

简答题

Q：什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？

A：

1. 计算机系统：能 接受和存储信息 ，自动进行 数据处理和计算 ，并 输出结果信息的机器系统 。该计算机系统由 硬件（子）系统 和 软件（子）系统 组成。
2. 硬件子系统：是 系统赖以工作的实体 ，包括 中央处理器 、 主存存储器 、 输入输出控制系统 和 各种外围设备 。
3. 软件子系统：由 各种程序以及程序所处理的数据组成 ，使整个计算机系统能够协调有序地工作，包括 系统软件 、 支援软件 、 应用软件 。

都很重要：硬件是 基础 ，软件是 灵魂 。

选择题

1	下列的四个叙述中，只有一个是正确的，它是（ ）。	系统软件就是买来的软件，应用软件就是自己编写的软件	外存上的信息可以直接进入CPU被处理	用机器语言编写的程序可由计算机直接执行	说一台计算机配置了FORTRAN语言，就是说它一开机就可以用FORTRAN语言编写和执行程序	C
2	下列（ ）型号计算机标志了计算机时代的真正开始。	ENIAC	EDVAC	EDSAC	UNIVAC-I	D
3	计算机的基本概念单位是:()	中央处理器	硬盘	操作系统	晶体管	D

第二章 计算机中的信息表示

1. 原码、补码、反码、移码

• 正数的原码、补码和反码相同！
• 负数补码左规添0，右规添1。

1. IEEE标准

1. 定点运算

已知[B]补，求[-B]补，只要连同符号位全部取反，末位加一。

1. 浮点四则运算

• 首先，将浮点数化为二进制补码形式：阶符（双重），阶码补码；数符，数码补码
• 其次，对阶，将小的阶码化为大的阶码，并将数码补码进行移位；
• 然后，对尾数求和，注意数符也要参与；
• 接着，规格化，出现最右边数符和最左边尾数相同，需要左规，出现两个数符不相同，需要右规，连同右边那个数符一起规；
• 在规格化中，遵循0舍1入法。

1. 指令信息的表示（名词解释、简答）

• 指令系统：计算机能执行的全体指令。
• 指令的一般格式：操作码，地址码。
• 指令的分类：

三地址指令	操作码 操作数一的地址 操作数二的地址 存放操作结果的地址
二地址指令	操作码 源操作数 目标操作数
单地址指令	使用累加器作为目标操作数
零地址指令	无操作数

• 常用寻址方式：

立即寻址	指令直接给出操作数本身
直接寻址	指令直接给出操作数地址
间接寻址	指令给出存放操作数地址的存储单元地址
寄存器直接寻址	操作数在指令指定的CPU的某个寄存器中
寄存器间接寻址	操作数地址在指令指定的CPU的某个寄存器中
寄存器变址寻址	指令指定一个CPU寄存器和一个形式地址，操作数地址是两者之和。

1. 循环冗余校验码

1. 定点机器码的范围

对于整数来说，原码、补码、反码的范围都是-127~127，但是定点整数补码可以表示-128；

对于小数来说，三种机器码都是-127/128~127/128，但是定点小数补码可以表示-128/128，也就是-1。

第三章 CPU

Q：CPU包含哪几个部分？

A：寄存器组，算术逻辑单元，控制器，内部总线。

Q：计算机的运行程序遵循什么样的循环过程？PC和IR在这个过程中起的作用是什么？

A：循环过程为”取指——译码——执行“。

PC在过程中用于保存下一条要取出指令的地址，当指令取出后，系统会修改PC的内容，使其指向下一条指令，当执行转移指令时，系统也会将要转移的地址送入PC，使系统始终按照PC内容所指向的地址取指令。

IR用来保存取指阶段取出的指令，并为指令译码提供相关的信息，取出的指令直到执行完一直待在IR中。

Q：模型机中的指令周期分为哪几个工作周期？（佛山的ID）

A：

Fetch 取指周期 FT

Source 取源操作数周期 ST

Destination 取目的操作数周期 DT

Execute 执行周期 ET

Interuption 中断响应周期 IT

DMA 传送周期 DMAT

Q：三级时序系统是什么？各自的作用分别是什么？

A：工作周期，节拍，脉冲。

工作周期（机器周期或CPU周期）：把指令周期分为几个工作阶段（FT、ST、DT、ET、IT、DMAT），每个工作周期完成一个基本操作；

节拍：一个工作周期分为若干个节拍，一个节拍对应一个点位信号，控制一个或几个微操作的执行；

脉冲：在一个节拍内，设置一个或多个脉冲，用于寄存器的复位和接收数据。

Q：指令和数据都存放在主存中，计算机在执行程序时是怎样区分哪个地址单元存的是指令，哪个地址单元存的是数据？

A：

1. 在空间上，将指令和数据在主存中分开存放；
2. 在时间上，将一条指令的执行分为多个工作周期，取指令是在取指周期 FT ，取数据是在 取操作数周期。

Q：三种总线结构的特点是什么？

A：单总线结构传送数据的速度比双总线和三总线结构慢，但是单总线结构较为简单，其他两种节省时间，提高效率，且会同时把数据传送给运算器ALU。单总线里需要用到一个三态门。

Q：什么是RISC机和CISC机？

A：精简指令系统计算机和复杂指令系统计算机。

Q：什么是组合逻辑控制？什么是微程序控制？它们的特点是什么？

A：

(1) 组合逻辑控制又称硬连线控制，它将控制部件看作产生固定时序信号的逻辑电路，

而此逻辑电路以最少的元件和取得最高操作速度为设计目标。

(2) 微程序控制又称存储逻辑控制，是将机器指令的操作分解为若干个更基本的微操

作序列，并将有关的控制信号（微命令）以微码形式编成微指令输入到控制存储器

中。这样，每条机器指令将与一段微程序对应，取出微指令就产生微命令，实现

机器指令要求的信息传送与加工。

(3) 组合逻辑控制速度快，但设计不规整、不可调整、难以形式化。

(4) 微程序控制设计规整、可调整、可形式化，但速度慢。

第四章 指令系统层

Q：什么是”程序可见“的寄存器？

A：程序可见寄存器是指在用户程序中用到的寄存器，它们由指令来指定。

Q：8086微处理器的基本结构寄存器组包括哪些寄存器？各有什么用途？

A：

1. 通用寄存器：存放操作数或用作地址指针；
2. 专用寄存器：EIP和EFLAGS，分别存放要执行的下一条指令的偏移地址和各种标志；
3. 段寄存器：存放段基址或段选择子。

第六章 存储系统

1. 在虚拟存储器中，物理空间和逻辑空间有何联系和区别?
   (1) 物理空间是主存的实际空间，也称为实存空间。
   (2) 逻辑空间是程序员编程时可用的虚拟地址对应的地址空间，也称为虚存空间。
   (3) 通常情况下，逻辑空间远远大于物理空间。
   (4) 物理空间是运行程序时，计算机能提供的真正的存储空间，而逻辑空间是用户编程
   时可以运用的虚拟空间，程序在运行过程中，必须把逻辑地址映射到物理地址，才
   能真正访存（包括读取指令和读写数据）