2013年考研计算机组成原理冲刺班讲义

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1、统考计算机专业考研—计算机组成原理科目冲刺提高班目录一、知识框架体系3二、知识点串讲3四、考试题型讲解15五、考前注意事项24一、知识框架体系二、知识点串讲(一)计算机系统概论1、冯.诺依曼结构的基本思想存储程序:程序和数据以二进制形式事先存放在存储器中,执行时由控制器取出,依次自动执行。2、计算机的性能指标nMIPS:每秒钟执行的百万条指令数,是衡量计算机系统性能的指标之一。n时钟周期:CPU主频的倒数,反映CPU的速度。n字长:能同时处理的二进制数的位数。n存储周期:连续两次独立的读写操作之间的时间间隔。n存取时间:从发出读写信号开始到读写操作完成所花费的时间。n存储容量:

2、存储器能容纳的信息数量,单位可以是位(b)、字节(B)、字(W)、KB、MB、GB等。n带宽:单位时间里存储器所存取的信息量,通常以位/秒或字节/秒作为度量单位。(二)运算方法和运算器3、数的表示(1)无符号数:字长为n,则表数范围为0--2n-1。(2)有符号数n原码:最高位为符号位,用“0”表示正号,“l”表示负号,有效值部分用二进制的绝对值表示。字长为n,则定点整数表数范围为-(2n-1-1)--+(2n-1-1),定点小数表数范围为-(2n-1-1)/(n-1--+(2n-1-1)/2n-1。正零、负零各1个编码。n反码:正数的反码同原码,负数的反码符号位为1,数值部分

3、为原码的数值位按位取反。字长为n,则定点整数表数范围为-(2n-1-1)--+(2n-1-1),定点小数表数范围为-(2n-1-1)/(n-1--+(2n-1-1)/2n-1。正零、负零各1个编码。n补码:正数的补码同原码,负数的补码符号位为1,数值部分为原码的数值位按位取反后加1。字长为n,则定点整数表数范围为-(2n-1-1)--+(2n-1-1),定点小数表数范围为-1--+(2n-1-1)/2n-1。零具有唯一编码000…0B。n移码:符号位与补码相反的机器数。字长为n,则定点整数表数范围为-(2n-1-1)--+(2n-1-1),定点小数表数范围为-1--+(2n-1

4、-1)/2n-1。零具有唯一编码100…0B。(3)浮点数N=M×REM:尾数,定点小数,常用原码或补码表示,决定浮点数的精度,尾数的位数越多则浮点数的精度越高;E:阶码,定点整数,常用补码或移码表示,决定浮点数的范围,阶码的位数越多浮点数的表数范围越大;R:基数,在计算机中是约定的,不需表示,可取2、4、8或16等。l为提高浮点数的运算精度及保证浮点数表示的唯一性,计算机中的浮点数应表示为规格化浮点数,即尾数小数点后的第一位数值不为零。l浮点数是否溢出由浮阶码判断,溢出分为上溢和下溢两种形式。当阶码由补码,并以双符号位表示,下列情形为溢出:当阶码的双符号位为“01”发生上溢,

5、表明浮点数的数值大于最大正数或小于最小负数,此时置“溢出标志”,由CPU的异常处理机制进行处理;当阶码的双符号位为“10”发生下溢,表明浮点数的数值小于最小正数或大于最大负数,此时要置运算结果为浮点数的机器零。(4)IEEE754标准18位23位SEMS:数符,1位;E:阶码,8位;M:尾数,23位(不包括隐含位)N=(-1)×S×1.M×2E–127。其中1.M中的“1”为隐含位。(5)BCD码二进制编码的十进制数。(6)ASCII码、校验码、汉字编码ASCII码:字符常用编码。校验码:奇偶校验码,海明码和CRC循环码。4、补码加减法:补码运算,溢出判断三种判溢出方法l双符号

6、位/变形补码l最高数值位进位和符号位进位l两个源操作数和结果操作数的符号5、乘法:原码、补码,运算特点,是否溢出l通过求和、右移完成运算l不会溢出6、除法:运算特点、溢出判断l通过求差、左移完成运算l可能溢出7、浮点数运算流程(特别注意规格化方法)l左规:通过左移进行规格化l右规:通过右移进行规格化8、运算器组成与结构l组成:ALU、累加器、PSW、暂存器、通用寄存器组等l机构:单总线、双总线、三总线(三)存储系统1、SRAM和DRAMl相同点:掉电后信息全部消失l不同点:不掉电的前提下,SRAM不需要刷新,DRAM必须定时刷新;相比DRAM,SRAM不易构造大容量存储器。2、

7、双端口存储器、多体交叉存储器、相联存储器l双端口存储器:空间并行l多体交叉存储器:时间并行l相联存储器:按照内容进行访问3、Cache原理及地址映射方法l基于程序访问的局部性原理l地址映射:直接映像:内存第i个块只能映射到Cache的第imodN或i%N块全相联映像:内存第i个块可以映射到Cache的任意块。组相联映像:内存块到Cache组之间直接映像,组内块之间全相联映像。4、存储扩充用m*n存储芯片扩充M*N存储器(m≤M,n≤N)l位扩充(m=M,n

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