計(jì)算機(jī)組成原理

1

2

、

、運(yùn)

和控制器為CPU。35，用戶.6。720世年代

8

.9

．在

．計(jì)

馮·．匯機(jī)器

言對(duì)

強(qiáng)用快．有

。算算邏輯運(yùn)算和控制三部分合稱為主機(jī)輸和輸10s，是．計(jì)系統(tǒng)軟件。

．指令的解

．存用、MB和GB表示，它22。

,

和．計(jì)、

1946年研制成功的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)稱為ENIAC.集成電路止成SSI規(guī)模集成(MSI成(LSI）和（）四個(gè)階段5方面的應(yīng)用方6。7A/D轉(zhuǎn)是重要部件它化,第一代從1946年；第二代1958年始,采用,第從中小。第四代始采大規(guī)模和，世界,.數(shù)字模計(jì)算機(jī)用來(lái)處理連續(xù)性的信息。模擬IC)稱AI)的目標(biāo)是由人類將思考力判機(jī)的特點(diǎn)依然不.三代計(jì)算機(jī)上.、網(wǎng)絡(luò)教育和敏數(shù)據(jù)方面的應(yīng).用計(jì)算機(jī)。領(lǐng)域通件專，屬于人工智

1護(hù)按聯(lián)通信線三3、主存數(shù)據(jù)和控制4Play的含義是即插即用PCI一個(gè)總線對(duì)塊從被總線異步通信分同步短,總線上各準(zhǔn),采場(chǎng)合。每個(gè)門電路，以避免總線訪問(wèn)沖,總線。在三種。按并行輸總單向總線式兩種在同沒(méi)應(yīng)答信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸在。在應(yīng)答在計(jì)復(fù)用技（如,用,此。半同步通信既有統(tǒng)一的時(shí)鐘信,（WAIT）線

1存、2,半導(dǎo)體靜態(tài)RAM依,態(tài)4動(dòng)態(tài)息,因在半導(dǎo)體靜態(tài)RAM讀/8欲個(gè)器用1K＊4，16K*1，位時(shí),各和片。欲組成一個(gè)64K位的器用32K需4片；若16K需用.用1K*1為16K＊8需4K＊8，則其中位用于選板2，.主存可以和CPU交換、CPU交息緩存是設(shè)在與CPU速度匹配,其存儲(chǔ)器（m=1，2,4,8…)個(gè)模塊組成模m編址，存m倍。設(shè)有八體器是ns,則500ns內(nèi)，該存儲(chǔ)向提256位二進(jìn),了7倍。使用高速?zèng)Q的現(xiàn).使用虛擬存儲(chǔ)器是為了解決題一種情況主存儲(chǔ)器KB位K=1024位,G=2主存儲(chǔ)器位于1024當(dāng)我們說(shuō)位微640KB時(shí),有655360從0到

將到Cache像成CacheCache中，而它和的組進(jìn)先和。Cache的命CPU在Cache中率Cache有關(guān).。Flash瞬時(shí)啟動(dòng)在LRU和,空間虛空間存儲(chǔ)器用決CPU速度的Cache和和數(shù)據(jù)主和兩級(jí)組成物空間上，這個(gè)過(guò)程叫地址映像在,、容量、成本、。Cache—中全相聯(lián)映像活性全成對(duì)Cache與主存單法,若Cache，直到替n路組相的中有M塊數(shù)據(jù)n=1時(shí)Cache直接當(dāng)n=M該Cache成為全相聯(lián)映像的Cache和16MBCache共有64,主存有8192塊32個(gè)字。則主9位，位，字塊5位。，CPU，址。

1。I/O接口電路通常具有能

選址、傳命令、傳數(shù)反映備狀態(tài)功2。I/O的址方式可分為不一編址和統(tǒng)一址兩類，前者需有獨(dú)立的I/O指令，后者可通過(guò)訪指令和設(shè)備交換信息。3.I/O和CPU之間論是采用串行傳送還是并行傳送，它們之間的聯(lián)絡(luò)方(定時(shí)方式可為立響應(yīng)、異定（采用應(yīng)答信號(hào)、同定（用同步時(shí)標(biāo)）三種。4.主與設(shè)備交換信息的控制方式中，程查詢式主機(jī)與設(shè)備是串行工作,中斷方式DMA方主機(jī)與設(shè)備是并行工作的DMA方式主程序與信息傳送是并行進(jìn)行的5.CPU在指執(zhí)行周期結(jié)束時(shí)采樣中斷請(qǐng)求信在開中斷情況下），而在存儲(chǔ)周期結(jié)束時(shí)刻采樣DMA的總請(qǐng)求信號(hào)。6.I/O與主交換信息的方式,程序查詢方式和中斷方式都通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳送其中程查詢方式體CPU與設(shè)備是串行工作.7．如CPU處于開中斷狀態(tài)，一旦接受了中斷請(qǐng)求就會(huì)自動(dòng)關(guān)斷，止再次接受中斷。同時(shí)為了返回主程序斷點(diǎn)CPU需將程序計(jì)數(shù)器內(nèi)存至存儲(chǔ)器（或堆棧斷處理結(jié)束后了確返回主程序運(yùn)行且允許接受新的中斷須復(fù)寄存器內(nèi)容（或現(xiàn)場(chǎng)）和開中斷。8。CPU響中斷時(shí)要保護(hù)現(xiàn),括對(duì)PC內(nèi)容和寄器內(nèi)容的護(hù)，前者通過(guò)硬件自動(dòng)（或中斷隱指令）實(shí)現(xiàn)，后者可通過(guò)軟編程實(shí)現(xiàn)9.一中斷處理過(guò)程大致可分為中請(qǐng)求、斷服務(wù)和中返回等個(gè)段。

中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中10。為了映外圍設(shè)備的工作狀態(tài)，在I/O接口中都設(shè)有狀態(tài)觸發(fā),常見的有“工作”觸發(fā)器B、“成”觸發(fā)器、“中斷請(qǐng)求”觸發(fā)器INTR和“中斷屏蔽觸器MASK。11。D/A轉(zhuǎn)是將數(shù)信轉(zhuǎn)換為模擬信.12.轉(zhuǎn)換是將

模擬

信號(hào)轉(zhuǎn)換為

數(shù)字信。13。按主機(jī)與外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸式不同口分為并數(shù)據(jù)接口和串行數(shù)據(jù)接口兩大類，按照主機(jī)與外設(shè)交換信息的控制方式不接口可分為程序型接口和DMA型口.19.目常采用一個(gè)D控器制多個(gè)設(shè)備型為選型和多型。其中選擇型特適合數(shù)據(jù)傳率很高的設(shè).20.多型控器適合于同時(shí)為多個(gè)慢速外圍設(shè)備服務(wù)它可以分為多路型和獨(dú)立請(qǐng)求方式多型21。在方中和控制器通常采用三種方法來(lái)分時(shí)使用主存是止CPU訪問(wèn)主存、周挪用和和交替訪問(wèn)主存。

鏈?zhǔn)酵?/p>

22。顯示備種類繁多，目前微機(jī)系統(tǒng)配有的顯示器件有CRT顯示器、液顯示器和等離子顯示器顯器所顯示的內(nèi)容有字圖形、圖像三類23。一臺(tái)型計(jì)算機(jī)通常配置最基本的外部設(shè)備打印機(jī)等。

鍵盤、鼠、顯示器和24.通是具特殊功能的處理器,由I/O指啟動(dòng)以執(zhí)行通道指令完成外圍設(shè)備與主存之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。25。利用存指令與設(shè)備交換信息，這在I/O編方式中稱為統(tǒng)編址.26。中斷口電路通過(guò)數(shù)

總線將向量地址送至CPU。27。I/O與主機(jī)交換信息共有程序查詢方式、序中斷方式、方式、和通方式五控制方式。29.若示器接口電路中的刷存儲(chǔ)器容量為1MB用800×600的分辨率模式時(shí)，每個(gè)像素最多可以有2

種顏色。34。終端鍵和顯示器

組成,具輸和輸出

功能.35。激光印機(jī)采用了

激光技和照

技術(shù)。36.單中斷的中斷服務(wù)程序的執(zhí)行順序?yàn)閺?fù)現(xiàn)場(chǎng)、開斷和斷回。

保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)服務(wù)、恢37.多中斷的中斷服務(wù)程序的執(zhí)行順序?yàn)?/p>

保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、

開中斷、

設(shè)備服務(wù)、恢現(xiàn)場(chǎng)和斷.

1.計(jì)機(jī)中廣泛用二能所致。

進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和傳遞，其主要理由是物器件性2．在數(shù)定點(diǎn)機(jī)中機(jī)數(shù)為補(bǔ)碼，字長(zhǎng)8（含2位號(hào)位），則所能表示的十進(jìn)制數(shù)范圍為-64至63，者的補(bǔ)碼形式為11000000，者的補(bǔ)碼形式為00111111。3．機(jī)器為補(bǔ)碼字長(zhǎng)16位含位符號(hào)位,用十六進(jìn)制寫出對(duì)應(yīng)于整數(shù)定點(diǎn)機(jī)的最大整數(shù)的補(bǔ)碼是7FFF，小數(shù)補(bǔ)碼是8000。7．在數(shù)定點(diǎn)機(jī)中，采用1為號(hào)位，若寄器內(nèi)容為10000000,當(dāng)分別表示為原碼碼碼及無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)對(duì)的真值分別為-0、-128、—127和128（均用十進(jìn)制表示）。8．在數(shù)定點(diǎn)機(jī)中，采用1為號(hào)若寄存器內(nèi)容為10000000,當(dāng)它分別表示為原碼、補(bǔ)碼和反碼時(shí)，其對(duì)應(yīng)的分值分別為-0、—1和-127/128（用十進(jìn)制表示）9．在數(shù)定點(diǎn)機(jī)中采1為號(hào)位，如寄存器內(nèi)容為11111111，它分別表示為原碼、補(bǔ)碼、反碼及無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的真值分別為-127、—1、-0和255(均用十進(jìn)制表示）。10.在數(shù)定點(diǎn)機(jī)中，采用1位號(hào)若寄存器內(nèi)容為，它分別表示為補(bǔ)碼碼反碼時(shí)其應(yīng)的真分別為—127/128、-1/128-0(均十進(jìn)制表示11．機(jī)器字長(zhǎng)為8為(含1位號(hào)位，當(dāng)x=—128（十進(jìn))時(shí),其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制為—10000000,【x】=不表示,】不能示,【x】=10000001【x】=00000000。17．設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位含1位符號(hào)位），若機(jī)器數(shù)為00H十六進(jìn)制,當(dāng)它分別代表原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼時(shí),價(jià)十進(jìn)制整數(shù)分別為、±0、0和-128。18．設(shè)計(jì)器字長(zhǎng)為8位含1位符號(hào)位），若機(jī)器數(shù)為80H十六進(jìn)制，當(dāng)它分別代表原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼時(shí)等價(jià)的十進(jìn)制整數(shù)分別為—0-128、-127和±0.19．設(shè)計(jì)器字長(zhǎng)為8位含1位符號(hào)，若機(jī)器數(shù)為81H十六進(jìn)制），當(dāng)它分別代表原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼時(shí)等價(jià)的十進(jìn)制整數(shù)分別為—1—127、—126和+1。20．設(shè)器字長(zhǎng)為8位含1位符號(hào)，若機(jī)器數(shù)為（十六進(jìn)制),當(dāng)它分別代表原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼時(shí)等價(jià)的十進(jìn)制整數(shù)分別為-126-2、-1和+12621。設(shè)計(jì)器字長(zhǎng)為8位含1位符號(hào)位），若機(jī)器數(shù)為FFH(六進(jìn)制），當(dāng)它分別代表原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼時(shí)等價(jià)的十進(jìn)制整數(shù)分別為—127、-1、-0和+127。22．采浮點(diǎn)表示時(shí)位數(shù)規(guī)格化形,則浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍取決于階碼的位數(shù)，精度取決于尾數(shù)的數(shù)，符確定點(diǎn)數(shù)的正負(fù)。23．一個(gè)點(diǎn)數(shù)，當(dāng)其尾數(shù)右移欲使其值不階碼必須加。位右移一位階碼

加1。24．對(duì)于個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，階的小其值不變必須是階碼少.

確定了小數(shù)點(diǎn)的位置，當(dāng)其尾數(shù)左移時(shí)，欲使25．采用點(diǎn)表示時(shí)，最大浮點(diǎn)數(shù)的階符一定為正，數(shù)的符號(hào)一定為正。小浮點(diǎn)數(shù)的階碼一定為正，尾的符號(hào)一定為負(fù)。

26．移碼用來(lái)表示浮點(diǎn)數(shù)的階碼部分，移碼和補(bǔ)碼除符號(hào)位尾外其他各位數(shù)符。27．采浮點(diǎn)表示時(shí)，當(dāng)階碼尾數(shù)的符號(hào)均為正，其他的數(shù)字全部為1時(shí)表示的是最大的浮點(diǎn)數(shù)。當(dāng)階碼的符號(hào)為正，尾數(shù)的符號(hào)為負(fù)，他數(shù)字全部為1時(shí)這是最小的浮點(diǎn)數(shù)。28．設(shè)浮數(shù)字長(zhǎng)為24位欲示-6×10～6×10

之間的十進(jìn)制數(shù)，在保證數(shù)的最大精度條件,除階符、數(shù)符各取外，階碼應(yīng)取5位，尾數(shù)應(yīng)取17位按這樣分配，這24位浮數(shù)的溢出條件是階大于+31。29．已知16位的浮點(diǎn)數(shù)，欲表示-3×10~3×10

之間的十進(jìn)制數(shù)，在保證數(shù)的最大精度條件下，除階符、數(shù)符各取位外階碼應(yīng)取位，數(shù)應(yīng)取10位這種格式的浮點(diǎn)數(shù)（補(bǔ)碼形式,當(dāng)階小于-16時(shí)，按機(jī)器零處.

30.當(dāng)0>x>時(shí),滿足x]=［x］的x值-1／2;當(dāng)—2時(shí)滿足x]原=［x]的值—64。31．最少用17位進(jìn)制數(shù)可表示任一五位長(zhǎng)的十進(jìn)制數(shù)。32．設(shè)24位長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)，其中階符，階碼位，符位，數(shù)17位階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表,且尾數(shù)采用規(guī)格化形式它能表示的最大正數(shù)真值是2），非零最小正數(shù)真值是2，對(duì)值最大的負(fù)數(shù)真值是-2，對(duì)值最小的負(fù)數(shù)真值是2×)(均用十制表示）34．設(shè)機(jī)數(shù)字長(zhǎng)為8位含位符號(hào)位），對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)x=-0.6875的x]為1.1011000［x]為1。0101000］為1。0100111，[-x]為0.1011000，—x］為0。1011000，［—x］為。1011000。35．設(shè)機(jī)數(shù)字長(zhǎng)為8位含位符號(hào)位），對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)x=-52的［為1，0110100,[x]為1，1001100［x］為1，1001011，］為0，0110100，［-x]為0,0110100,[-x]為0,0110100。36．補(bǔ)碼示的二進(jìn)制浮點(diǎn),數(shù)采用規(guī)格化形,階碼3位（含階符1位,尾數(shù)5位（含位號(hào)位），則所對(duì)應(yīng)的最大正數(shù)真值為7.5最小正數(shù)真值為1／32，大負(fù)數(shù)真值為—9／256，小數(shù)真值為—8（出十進(jìn)制各位數(shù)值）39．已知進(jìn)制數(shù)x=-5。5,分寫出對(duì)應(yīng)8位字長(zhǎng)的定點(diǎn)小(含1位號(hào)位）和浮點(diǎn)數(shù)其中階符1位階2位數(shù)位，數(shù)4位的各種機(jī)器數(shù),要求定點(diǎn)數(shù)比例因子選取2,浮點(diǎn)數(shù)為規(guī)格化,則定表示法對(duì)應(yīng)為11.1010100，[x]為1.1010011，浮表示法對(duì)應(yīng)[x]為，11；1，為0,11;1。0101，［x]為0,11；1。0100?；?/p>

42．在計(jì)機(jī)中,一二進(jìn)制代碼表示的數(shù)可被理解為指字符或地址或邏值。

或數(shù)43．已知x］