计算机组成原理重点难点复习.ppt

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计算机系统概论,计算机系统概论,计,算,机,发,展,简,史,计,算,机,系,统,层,次,结,构,计,算,机,体,系,结,构,计,算,机,组,成,冯,*,诺,依,曼,体,系,结,构,计,算,机,分,类,计,算,机,工,作,步,骤,计,算,机,结,构,与,功,能,知识结构,2,*重 点,本章重点突出计算机组成的概貌和框架，由此简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由,I/O,存储器,CPU,存储器,I/O,的过程，是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度，但其最根本的组成原理还是基于冯诺依曼的结构。,3,*难 点,本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，只要建立计算机组成的框架即可。对指令和数据都以,0,或,1,代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。,4,考核知识点,1.,计算机的硬件基本知识，要求达到“理解”层次,1.1,计算机的五个基本功能部件及其相互关系,1.2,计算机各功能部件的基本功能,1.3,各功能部件的连接方法,1.4,基本概念：,寄存器、算术逻辑单元、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,2.,计算机软件的概念，要求达到“了解”层次,5,2.1,软件的基本概念及其和硬件之间的关系,2.2,系统软件、应用软件的概念,2.3,计算机系统的层次结构以及虚拟机的概念,2.4,软件及硬件的等价性的概念,3.,程序设计语言的概念，要求达到“了解”层次,3.1,机器语言、汇编语言、高级语言和应用语言的概念,6,第三章系统总线,第三章系统总线,总,线,基,本,概,念,总,线,的,分,类,总,线,的,特,性,及,性,能,指,标,总,线,结,构,总,线,结,构,举,例,总,线,举,例,总,线,控,制,知识结构,7,*重 点,要求掌握总线的基本概念、总线的类型、总线控制器和总线接口的结构原理；理解总线在计算机系统中的作用，深入了解总线的裁决方式和总线的同步方式。,8,*难 点,各种总线中数据传输方式，包括传输过程、同步方式和控制方式的理解掌握。,9,考核知识点,1.,总线的基本概念，要求达到“理解”层次,1.1,总线的基本概念,1.2,总线的各种类型,1.3,总线的连接方式,1.4,总线中同步通信和异步通信的概念,10,2.,总线控制，要求达到“理解”层次,2.1,总线控制的概念,2.2,链式查询、计数器定时和独立请求方式,3.,总线接口，要求达到“简单应用”层次,3.1,总线中串行、并行等信息传送方式,3.2,总线接口的基本概念,3.3,串行通信接口的结构特征和工作原理,11,第四章存储器,第四章存储器,存,储,器,系,统,概,述,存,储,器,的,分,类,存,储,器,的,层,次,结,构,主,存,储,器,随,机,读,写,存,储,器,存,储,器,的,扩,展,只,读,存,储,器,知识结构,提,高,访,存,速,度,的,措,施,高,速,缓,冲,存,储,器,辅,助,存,储,器,12,*重 点,掌握存储器芯片的类型和各主要存储器芯片的工作原理；掌握扩展存储器容量的技术，能够用给定的存储器芯片按要求设计主存，从而深刻理解存储器的构成原理；掌握,cache,和虚拟存储器的构成原理，能够分析,cahce,和的命中情况。通过对命中情况的分析，对,cahce,和外存储器的工作原理有深入的理解。,13,*难 点,难点是存储器芯片的原理和工作时序，主存的容量扩展技术、,cache,的分析。,14,考核知识点,1.,存储器的构成，要求达到“综合应用层次,1.1,静态存储器和动态存储器的基本单元工作原理,1.2,存储器芯片的阵列结构原理和地址译码方式,1.3,各种只读存储器芯片的分类特征,1.4,只读存储器存储单元的工作原理,1.5,存储器的字位扩展连接方式,2.,存储系统的构成，要求达到“理解”层次,2.1,多体交叉存储器的基本原理,2.2,相联存储器的基本原理,2.3,层次化存储体系的概念,15,3.,高速缓冲存储器，要求达到“理解”层次,3.1 cache,的工作原理,3.2,各种,cache,地址映象方式的分析,3.3 cache,地址中各字段长度的计算,3.4,各种,cache,替换策略和更新策略,4.,磁盘存储设备，要求达到“理解”层次,4.1,磁记录原理及记录方式,4.2,硬磁盘存储器的基本组成、信息组织方式,4.3,硬磁盘控制器的分类、原理,16,第五章输入输出系统,第五章输入输出系统,输,入,输,出,系,统,概,述,外,围,设,备,定,时,方,式,外,设,与,主,机,的,联,接,方,式,数,据,传,输,的,控,制,方,式,程,序,查,询,方,式,及,接,口,D,M,A,方,式,程,序,中,断,方,式,知识结构,通,道,控,制,方,式,输,入,输,出,设,备,工,作,原,理,17,*重 点,要求掌握计算机输入输出系统的基本功能和原理，理解,CPU,及外围设备交换数据的方式；掌握数据传输的控制方式、中断的概念、,DM,以及输入输出通道的原理；能够区别各种输入输出方式的特点，能够分析和设计中断判优电路，能够分析和设置中断屏蔽字。,18,*难 点,难点是中断的概念及过程、,DMA,以及通道方式的概念及其工作过程。,19,考核知识点,1.,基本的输入输出方式，要求达到“理解”层次,1.1,外围设备的定时方式和寻址方式,1.2 CPU,及外围设备的信息交换方式,1.3,外围设备的编址方式,1.4,程序查询方式的输入输出接口,1.5,程序查询的数据输入输出方式,2.,程序中断方式；要求达到,综合应用”层次,20,2.1,中断的基本概念和中断的过程，理解产生中断的原因和作用,2.2,中断方式的输入和输出接口,2.3,单重中断的概念和判优方法,2.4,多重中断的概念和判优方法,2.5,中断屏蔽字的设置方法，多个中断的响应顺序,3.DMA,方式，要求达到“理解”层次,3.1 DMA,方式的基本概念,3.2 DMA,数据传送方式,3.3,基本的,DMA,控制器结构原理,3.4 DMA,控制器结构的工作过程,21,第六章计算机的运算方法,第六章计算机的运算方法,数,据,的,表,示,方,法,数,的,机,器,码,表,示,定,点,数,的,加,、,减,法,运,算,定,点,数,的,乘,法,运,算,定,点,数,的,除,法,运,算,浮,点,数,的,乘,除,运,算,浮,点,数,的,加,减,运,算,知识结构,算,逻,单,元,的,结,构,运,算,器,的,基,本,结,构,22,*重 点,要认识到计算机内部的各种运算及人们习惯的运算是不同的，不仅运算方法有差异，就是数的表示也不同。要求掌握计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示，以及移位、定点补码加减运算、定点原码一位乘和两位乘及补码,Booth,算法、定点原码和补码加减交替除法，以及浮点补码加减运算。了解不同的运算方法对运算器结构的影响，以及提高运算速度采取的各种措施，包括快速进位链的设计方法。,23,*难 点,难点是原码和补码运算的最根本区别在于对符号位的处理。原码乘除法结果的符号均和数值部分的运算分开进行，而补码乘除法结果的符号是在数值部分的运算过程中自动形成的。值得注意的是机器内只设加法器，减法运算是通过加法操作实现的，就有一个对减数求,“,补,”,的问题。原码除法中减去除数的绝对值，一律用加上除数绝对值的补码实现。应注意,-x,补和,-x*,补的区别，其中,x*,是真值,x,的绝对值。,第二个难点是，若浮点数的阶码采用移码运算时，其运算规则和溢出判断规则及补码运算是不同的。,24,考核知识点,1.,数据的表示方法，要求达到“应用”层次,1.1,各种进位计数制，二、八、十、十六进制数的相互转换,1.2,定点整数和定点小数的编码,1.3,原码、补码、反码和移码的概念、编码方法和定义范围,1.4,浮点数的编码原理、数值范围和规格化方法,1.5,浮点数的编码的,IEEE,标准,2.,定点数加法、减法运算，要求达到“应用”层次,2.1,补码加法和减法的方法,25,2.2,溢出的概念和检测的方法,2.3,定点加法器和减法器的结构原理,2.4,快速进位的原理,3.,定点数乘除法运算，要求达到“应用”层次,3.1,原码和补码,位乘法的运算方法及其算法流程,3.2,乘法器的结构原理,3.3,原码一位除法的运算方法及其算法流程,3.4,除法器的结构原理,26,4.,定点运算器的组成和结构，要求达到“理解”层次,4.1,算术逻辑功能部件的结构原理,4.2,定点运算器的基本结构,5.,浮点数运算方法和浮点运算器，要求达到“理解”层次,5.1,浮点数的运算过程,5.2,浮点数的规格化、舍入、溢出判断的基本概念和方法,27,第七章指令系统,第七章指令系统,指,令,系,统,概,述,指,令,系,统,的,发,展,与,性,能,要,求,指,令,的,格,式,指,令,的,寻,址,方,式,指,令,的,分,类,知识结构,指,令,系,统,发,展,方,向,28,*重 点,要求了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能，而一旦计算机的指令系统确定以后，计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响，掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。还应了解,RISC,的主要特点及其及,CISC,的区别。,29,*难 点,要求掌握设计指令格式的方法,学会根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位数及其含义。特别是在实际机器中，指令字长不一定等于存储字长，因此应格外注意各种寻址方法和地址格式的运用。,30,考核知识点,1.,指令格式和指令编码，要求达到“理解”层次,1.1,操作码的编码方式和扩展编码方法,1.2,地址码的概念和编码方法,1.3,地址码以及指令格式类型,1.4,常用指令的助记符,2.,操作数的存储及其寻址方式，要求达到“应用”层次,2.1,各种操作数的寻址方式,31,2.2,堆栈的概念、实现方式以及应用场合,2.3,各种寻址方式下的地址计算方法,2.4,两种数据存储字节顺序的概念,3.,指令系统，要求达到“理解”层次,3.1,指令状态位的含义和形成方式,3.2,常见指令的功能特征,3.3 CISC,和,RISC,系统的概念和特征,32,第八章,CPU,的结构和功能,第八章,CPU,的结构和功能,C,P,U,的,功,能,C,P,U,的,基,本,组,成,指,令,周,期,用,指,令,流,程,图,表,示,指,令,周,期,时,序,信,号,产,生,器,知识结构,C,P,U,控,制,方,式,C,P,U,的,中,断,系,统,流,水,线,处,理,器,-,流,水,线,原,理,33,*重 点,要认识到机器的核心是,CPU,，通过对,CPU,的功能和内部结构的了解，掌握机器完成一条指令的全过程是在,CPU,的统一指挥下进行的，而且,CPU,在不同的工作周期内访存的性质是不同的。此外还应掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用，以及为了进一步提高数据的处理能力，开发系统的并行性，在现代计算机中大量采用流水技术,。,34,*难 点,难点是对于指令执行过程的理解。,35,考核知识点,1.,基本概念，要求达到“理解”层次,1.1,中央处理器的功能范围,1.2,中央处理器的基本组成,1.3,各种寄存器的功能特征,36,2.,指令的执行过程，要求达到“综合应用”层次,2.1,指令周期的基本概念,2.2,典型运算指令、访存指令和控制指令的指令周期,2.3,指令的完整执行过程,2.4,指令周期的概念和方框图表示方法,3.,时序系统,要求达到“理解”层次,37,第九章控制单元的功能,第九章控制单元的功能,控,制,单,元,模,型,指,令,执,行,的,过,程,中,的,操,作,指,令,系,统,*,控,制,单,元,指,令,操,作,流,程,知识结构,38,*重 点,掌握控制单元是,CPU,的一部分，计算机无论完成什么任务，都是在控制单元控制下完成的。,CU,向,CPU,外部发出控制信号，以命令,CPU,及存储器和,I/O,模块交换数据，控制单元也向,CPU,内部发送控制信号，以完成寄存器间数据传送，使,ALU,完成指定的功能以及其他内部操作。,39,*难 点,CPU,的控制方式，微操作命令的分析及多级时序系统。,40,考核知识点,1,指令的执行过程，各类信息的传送路径,2.,计算机的总体结构，,数据通路结构,3.,硬布线控制器时序系统,41,第十章控制单元的设计,第十章控制单元的设计,组,合,逻,辑,控,制,器,微,程,序,设,计,微,程,序,控,制,单,元,及,工,作,原,理,微,指,令,设,计,微,地,址,形,成,方,法,知识结构,微,程,序,地,址,字,段,格,式,的,设,计,微,指,令,格,式,微,程,序,控,制,器,单,元,设,计,举,例,42,*重 点,掌握控制器的基本组成及各自的功能，理解组合逻辑控制器实现的方法以及设计原理。微程序设计（包括微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序设计。,43,*难 点,微程序控制是一种更规范的控制方法，学会如何确定微指令格式，编出微指令的码点是本章的难点。,44,考核知识点,1,组合逻辑控制器,要求达到“应用”层次,1.1,硬连线控制器的基本结构和原理,1.2,硬连线控制器的一般设计方法,2.,微程序控制器，要求达到“综合应用”层次,2.1,微命令和微操作的概念,45,2.2,微指令的各种编码格式和微程序的概念,2.3,微程序控制器的结构原理，理解微程序控制器的特点,2.4,微指令及指令的关系,2.5,微命令的编码方式,2.6,微地址的形成方法,3,微程序控制器设计举例,46,计算机组成原理,考试题型,单项选择题（,15%,）,填空题（,10%,）,判断题（,15%,）,分析题（,30%,）,综合题（,30%,）,47,本课程结束,!,48,谢谢大家！,