计算机组成与系统结构的基础概念

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1、计算机组成与系统结构1.计算机的主要部件：中央处理器、存储器、输入输出设备、（总线）。2.软件系统的分类：操作系统、语言处理程序、应用软件。3.机器字长是指该计算机能进行多少位二进制数的并行运算，实际上是指该计算机中的运算器有多少位，通常计算机的数据总线和寄存器的位数与机器字长一致。4.CPU速度是指单位时间内能够执行指令的条数。5.存储器完成一次数据的读（取）或写（存）操作所需要的时间称为存储器的存取（或访问）时间。6.存储器执行一次完整的读/写操作所需要的时间称为存取周期。7.系统的可靠性通常用平均无故障时间和平均故障修复时间来表示。8.浮点数的机器表示由三部分组成，前面是尾符，中间

2、是阶码部分，用移码表示，最后是尾数数值位，尾数部分用原码表示。9.语音通过拾音设备转换成频率、幅度连续变化的电信号（模拟量），然后通过声卡对模拟量进行采样得到数字信号。10.具有检测某些错误或带有自动纠正错误能力的数据称为数据校验码。11.通常把一组编码中任何两个编码之间代码不同的位数称为这两个编码的距离，也称为海明距离。12.设有效信息位的位数为n，校验位的位数为k，则组成的海明校验码共长n+k位。K与n应满足关系：2k-1≥n+k13.CRC码一般是指在n位信息码之后拼接k位校验位，应用CRC码的关键是如何从n位信息位简便的得到k位校验位的编码。14.舍入的方法：恒舍法、恒置1法、下

3、舍上入法（在十进制中就是四舍五入，在二进制中就是0舍1入）、查表舍入法、设保护位法。15.补码加减法运算的规则：（1）参加运算的各个操作数均以补码表示，运算结果仍以补码表示。（2）按二进制数“逢二进一”的运算规则进行运算。（3）符号位与数值位按同样规则一起参与运算，结果的符号位由运算得出。（4）进行补码加法时，将两补码数直接相加，得到两数之和的补码；进行补码减法时，将减数变补，然后与被减数相加，得到两数之差的补码。（5）补码总是对确定的模而言，如果运算结果超过了模，则将模自动丢掉。16.溢出的判断方法：（1）根据两个操作数的符号位与结果的符号位是否一致进行判断。（2）根据两数相加时产生的

4、进位判别溢出。（3）采用变形补码进行运算并进行溢出判断。17.把n个全加器串接起来，就可以进行两个n位数的相加，这种加法器称为串行进位的并行加法器。18.原码一位乘法的规则：（1）参加运算的操作数取其绝对值。（2）令乘数的最低位为判断位，若为1，加被乘数，若为0，则加0。（3）累加后的部分积以及乘数右移一位。（4）重复n次（2）和（3）。（5）符号位单独处理，同号为正，异号为负。19.原码除法运算方法：恢复余数法、不恢复余数法（加减交替法）。1.不恢复余数法的算法的一般步骤：（P53）2.浮点数加/减运算的操作过程：计算阶差è实现尾数的加/减运算è规格化处理、舍入、溢出处理。3.ALU是

5、运算器中的核心部件，是功能较强的组合逻辑部件。ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。4.通用寄存器主要用来保存参加运算的操作数和运算的结果。通用寄存器的数据存取速度是非常快的，目前一般是十几个纳秒。5.计算机中的数据、指令和地址等信息从一个部件传输到另一个部件所经过的路径，连同路径上的设备，如寄存器、暂存器、控制逻辑门、加工部件等，统称为数据通路。6.指令系统应满足的条件：完备性、有效性、规整性、兼容性。7.指令要素：操作码、源操作数、目的操作数、下一条指令的地址。8.指令字长是指一条指令中所包含的二进制代码的位数，也就是指令的长度。9.指令操作码的编码可分为

6、规整型（定长编码）和非规整型（变长编码）。10.确定指令格式的原则：（1）指令长度应尽可能的短。（2）指令字长与机器字长应是字符长度的整数倍关系。（3）指令操作码字段应有足够的位数。（4）指令中地址段的位数要足够长。11.指令系统按指令的使用权分为特权指令和非特权指令；按指令使用范围分为通用指令和专用指令。12.控制器的功能：控制指令的正确执行、控制程序和数据的输入及结果的输出、异常情况和特殊请求的处理。13.指令部件包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、地址形成部件。14.程序状态寄存器用以存放程序的工作状态和指令执行的结果特征，如管态、目态、ALU运算的结果为0、结果为

7、负、结果溢出等。15.一条指令的执行过程可以分解为若干简单的基本操作，称之为微操作，这些微操作是有着严格的时间顺序要求、不能随意颠倒。16.时序信号发生器用以产生计算机所需的各种时序信号，以便控制有关部件在不同的时间完成不同的微操作。17.微操作控制信号形成部件的功能是根据指令部件提供的操作控制电位、时序部件所提供的各种时序信号，以及有关的状态条件，产生机器所需要的各种微操作控制信号。18.组合逻辑控制器的最大优点是速度快，但是微操