利用一些基本的问题简单回顾一下这学期学的计组的基本知识点。
概论
电子数字计算机和电子模拟计算机的区别是什么?
电子数字计算机处理的信息是离散的,运算过程是离散的
电子模拟计算机处理的信号时连续的,运算过程是连续的
冯诺依曼计算机的特点是什么?其中最主要的一点是什么?
- 计算机由运算器、控制器、存储器、输入系统、输出系统五大部件组成(注意中央处理器是运算器和控制器的合称)
- 计算机内部由二进制编码指令和数据
- 将编好的数据和程序先放入存储器中,然后再启动计算机工作
其中最主要的一点是第三点最主要!
数据的机器层次表示
机器数的原码+反码+补码表示
定点小数表示:阶码:小数点位数;尾数:在小数那里编码即可
真值就是加正负所表现出来的
给定计算机字长位数,知道各种情况下表示数值的范围
数值的机器运算
定点加减运算+判断结果是否溢出
- 先写出两个数的补码(减法运算转换为加法运算即可)
- 然后进行二进制加法运算(遵循0+0=0,1+0=1,0+1=1,1+1=10向高位进位)
- 判断是否溢出【00:结果为正无溢出;01:正溢;10:负溢;11结果为负无溢出】
- 将[X+Y]补转换为[X+Y]真值
定点乘法运算:原码一位乘法运算+补码一位乘法运算
原码一位乘法运算:
- 先写出X和Y的绝对值|X|和|Y|
- 让00.0……和|X|相加同时判断|Y|的最后一位(如果为1加|X|如果是0加0)
- 加完之后右移一位,再判断,加了再判断,啥时候那个分隔符分没了,就好了……………
- 最后判断真值符号
我写的个啥………………逃
补码一位乘法运算:
- 写出[X]补[-X]补[Y]补
- 在[Y]补码尾巴后面加一个0,判断最后两位,(00加0;10加[-X]补;01加[X]补;11加0)
- 让00.000……加上上面判断的加上某某
- 又一直这样下去下去……
- 把补码换成原码即可……
…………逃🤣
指令系统
什么叫主程序和子程序?调用子程序还可以采用哪几种方法保存返回地址?画出图说明调用子程序的过程。
主程序:通常的程序
子程序:可以被反复调用、公用的程序,只要知道其入口地址,就可以调用之,其就是我们编程常写的函数
保存返回地址的方法:
- 子程序的第一个子单元存放返回地址,然后从第二个字单元开始执行子程序
- 寄存器存放
- 堆栈保存
以堆栈保存返回地址的方法来说明调用子程序的过程:
如果某计算机调用子程序保存返回地址是上个问题的第一种方式,有这么几个问题:
- 为这种方法设计一条从子程序转到主程序的返回指令
- 怎么在主程序和子程序之间进行传参
- 可否用于子程序嵌套
- 可否用于子程序的递归
- 如果将该种方式改为第三种方式(堆栈方式),可否完成4
- 使用间接寻址方式
JMP | @ | 子程序首地址 |
- 可以利用寄存器或主存单元进行主、子程序间的参数传递
- 可以。返回的地址都放在子程序的第一个单元
- 不可以。会破坏其内部结构
- 可以。因为堆栈具有后进先出功能
存储系统和结构
如何区别存储器和寄存器?两者是一回事说法对吗?
两者不是一回事。
存储器是在CPU外边,用来存放数据和程序的,访问存储器的速度较慢;
寄存器数据CPU的一部分,访问寄存器的速度很快。
存储器的主要功能是什么?为什么把存储系统分成若干个不同层次?主要有那些层次?
存储器的主要功能:存储数据和程序
存储系统是有几个容量、速度、价格不同的存储器用硬件、软件、软硬件相结合起来的系统。分成若干个不同层次是因为考虑到不同存储器的价格因素、存储速度、存储容量三个因素。
- 高速缓存
- 主存
- 辅存
其中12又称之为Cache-主存存储层次,23又称之为主存-辅存存储层次。
动态RAM为什么要刷新?一般有几种刷新方式?各有什么优缺点?
为了维持DRAM的记忆单元的存储信息
- 集中式刷新
优点:读写操作不受刷新工作的影响,存取速度高
缺点:存储容量越大,死区越长
- 分散式刷新
优点:没有死区
缺点:加长了系统的存取周期,降低了整机的速度,并且刷新过于频繁,没有充分利用允许的最大刷新间隔
- 异步式刷新
异步式虽然有死区,但是比几种方式的死区小得多,而且减少了刷新次数,是比较实用的一种刷新方式。
中央处理器
控制器有哪几种控制方式?各有何特点?
- 同步控制方式
该控制方式各项操作都由统一的时序信号完成,并且在每个及其周期中产生统一的节拍电位和工作脉冲。这种方式设计简单,但是对于许多单指令来说,有太多的空闲时间,造成时间浪费,影响指令执行速度。
- 异步控制方式
该控制方式的各项操作都不由统一的时序信号完成,而是由指令本身或部件的具体情况决定,因此这种控制方式的效率高,时间能够合理利用,但是该控制方式也比较复杂。
- 联合控制方式
是由上面的同步控制方式和异步控制方式相结合的方式。
什么是三级时序系统?
三级时序系统是指机器周期、节拍、工作脉冲
具体所属关系是:每个指令周期划分若干个机器周期,每个机器周期划分若干个节拍,每个节拍划分1个或几个工作脉冲。
控制器有哪些基本功能?可分为哪几类?分类的依据是什么?
基本功能:
- 从主存中取出一条指令,并指出下一跳指令在主存中的位置
- 对指令进行译码或是测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的工作
- 指挥并控制CPU,主存和输入输出设备之间的数据流动
分类:
- 组合逻辑型
- 存储逻辑型
- 组合逻辑和存储逻辑结合型
分类的依据:
在于控制器的核心——微操作信号发生器的实现方法不同。
中央处理器有哪些功能?它是由那些基本部件构成的?
构成:
- 控制器
- 运算器
功能:
对数据流和指令流在时间上和空间上进行正确的控制。当然,对于冯诺依曼结构的计算机而言,数据流是基于指令流的操作而驱动的。
中央处理器有哪几个主要寄存器?说说他们的结构和功能?
寄存器的功能就是用来存放程序运行过程中的中间结果、最终结果以及控制、状态信息的。
- 通用寄存器
用来存放原始数据和运算结果,有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等
- 专用寄存器
是用来完成某些特定功能的寄存器:程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、存储器地址寄存器(MAR)、存储器数据寄存器(MDR)、程序状态字寄存器(PSWR)等
以单指令为例,简要说明下列部件在计算机的取值周期和执行周期的作用。
- 程序计数器(PC):存放指令地址
- 指令寄存器(IR):存放当前指令
- 存储器地址寄存器(MAR):进行算术逻辑运算
- 存储器数据寄存器(MDR):存放写入或读出的数据/指令
- 程序状态字寄存器(PSWR):存放写入或读出的数据/指令的地址
什么是指令周期?什么是CPU周期?他们之间有什么关系?
指令周期:指取指令、分析指令到执行指令所花费的所有时间
CPU周期:也叫机器周期,是指完成一个基本操作所花费的时间
一个指令周期划分为多个CPU周期
【总线+外部设备】nothing
输入输出系统
什么是计机的输入输出系统?输入输出设备有哪些编址方式?有什么特点?
输入输出系统:包括输入输出接口和输入输出信息传送控制方式,是计算机系统中最具有多样性和复杂性的部分。
编址方式:
- 独立编址
优点:指令易于区分,译码简单,主存空间不会减少
缺点:增加了控制线I/ORead和I/OWrite信号
- 统一编址
优点:总线结构简单,全部访存类指令都可用于控制外设,可直接对外设寄存器进行各种运算
缺点:占用主存一部分地址,缩小了可用的主存空间
什么是I/O接口?I/O接口有哪些特点和功能?接口有哪些类型?
主机和外设之间的交接界面
特点:
实现信息交换
功能:
- 实现主机和外设的通信联络控制
- 进行地址译码和设备选择
- 实现数据缓冲
- 完成数据格式的变换
- 传递控制命令和状态信息
类型:
- 串行接口
- 并行接口
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