计算机组成原理基础(2)

2018-12-19 22:55

3. 在DMA期间管理系统总线,控制数据传送;

4. 确定数据传送的起始地址和数据长度,修正数据传送过程中的数据地址

和数据长度;

5. 在数据块传送结束时,给出DMA操作完成的信号。 ? P205~ DMA接口的主要组成部分

主存地址寄存器(AR)、字计数器(WC)、数据缓冲寄存器(BR)、DMA控制逻辑、中断机构、设备地址寄存器(DAR)。 ? P206~ DMA数据传送过程

预处理、数据传送和后处理3个阶段。 ? P210~ DMA接口类型及其主要特点

1. 选择型DMA接口:在物理上可连续多个设备,在逻辑上只允许连接一个

设备,即在某一段时间内,DMA接口只能为一个设备服务,关键是在预处理时将所选设备的设备好送入设备地址寄存器;

2. 多路型DMA接口:不仅在物理上可以连接多个设备,而且在逻辑上也允

许多个设备同时工作,各个设备采用字节交叉的方式通过DMA接口进行 数据传送。

第六章

? P231~ 定点数和浮点数的比较

1. 当浮点机和定点机中数的位数相同时,浮点数的表示范围比定点数的大

得多;

2. 当浮点数为规格化数时,其相对应精度远比定点数高;

3. 浮点数运算要分阶码部分尾数部分,而且运算结果都要求规格化,故浮

点运算步骤比定点运算不步骤多,运算速度比定点运算低,运算线路比定点运算的复杂;

4. 在溢出判断方法上,浮点数是对规格化数的阶码进行判断,而定点数是

对数值本身进行判断。

? P238~ 怎样判断补码加减运算的溢出

1. 用一位符号位判断溢出:对于加法,只有在正数加正数或负数加负数才

有可能出现溢出。对于减法,只有在正数减负数或负数减正数才有可能出现溢出;

2. 用两位符号位判断溢出:当2位符号位不同时,表示溢出,否则,无溢

出。高位(第一位)符号为永远盗版真正的符号。“01”表示正溢出,“10”表示负溢出。

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? P269~ 浮点加减运算步骤

1. 对阶,使两数的小数点位置对齐;

2. 尾数求和,将对阶后的两尾数按定点加减运算规则求和(差); 3. 规格化:为增加有效数字的位数,提高运算精度,必须将求和(差)后的

尾数规格化;

4. 舍入:为提高精度,要考虑尾数右移时丢失的数值位; 5. 溢出判断:即判断结果是否溢出。 ? P273~ 机器零

1. 如果一个浮点数的尾数全为0,则不论其阶码为何值,计算机在处理时都

把这种浮点数当作零看待;

2. 如果一个浮点数的阶码小于它所表示范围的最小值,则不论其尾数为何

值,计算机在处理时都把这种浮点数当作零看待。

? P281~ ALU

ALU电路是既能完成算术运算又能完成逻辑运算的部件。 ? P285~ 并行进位链

并行进位链是指并行加法器中的进位信号是同时产生的,又称先行进位、跳跃进位等,有单重分组跳跃进位和双重分组跳跃进位两种实现方案。

第七章

? P301~ 指令系统

计算机就是连续执行每一条机器语句而实现全自动工作的。人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令,而又将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。

? P301~ 指令组成部分及其作用

1. 操作码:用来指明该指令所要完成的操作;

2. 地址码:用来指出该指令的源操作数的地址(一个或两个)、结果的地址

以及下一条指令的地址。

? P304~ 操作数类型

机器中常见的操作数类型有地址、数字、字符、逻辑数据等。 ? P306~ 指令常见的操作类型

数据传送、算术逻辑操作、移位、转移、输入输出和其它。 ? P310~ 两种指令寻址方式

1. 顺序寻址:通过程序计数器PC加1,自动形成下一条指令的地址; 2. 跳跃寻址:通过转移类指令实现。

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? P311~ 常见的数据寻址方式

立即寻址、直接寻址、隐含寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址、堆栈寻址。 ? P320~ 影响指令格式设计的5个主要因素

1. 操作类型:包括指令数及操作的难易程度; 2. 数据类型:确定哪些数据类型可以参与操作;

3. 指令格式:包括指令字长、操作码位数、地址码位数、地址个数、寻址

方式类型,以及指令字长和操作码位数是否可变等; 4. 寻址方式:包括指令和操作数具体有哪些寻址方式; 5. 寄存器个数:寄存器的多少直接影响指令的执行时间。 ? P326~ RISC和CISC

RISC即精简指令系统计算机,CISC即复用杂指令系统计算机。 ? P330~ RISC的主要特点

1. 选取使用频度较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令,

让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现; 2. 指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少;

3. 只有读取/存数指令访问存储器,其余指令的操作都在寄存器内完成; 4. CPU中有多个通用寄存器;

5. 采用流水线技术,大部分指令在一个时钟周期内完成。采用超标量和超

流水线技术,可使每条指令的平均执行时间小于一个时钟周期; 6. 控制器采用组合逻辑控制,不用微程序控制; 7. 采用优化的编译程序。 ? P333~ RISC的主要优点

1. 充分利用VLSI芯片的面积; 2. 提高计算机运算速度;

3. 便于设计,可降低成本,提高可靠性; 4. 有效支持高级语言程序。

第八章

? P337~ 控制器的功能

控制器负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列,其基本功能是取指令、分析指令和执行指令。 ? P338~ 用户可见寄存器及其作用

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用户可见寄存器,用户可对这类寄存器编程,以及通过优化使CPU因使用这类寄存器而减少对主存的访问次数。 ? P339~ 对用户透明的寄存器及其作用

1. 通用寄存器:可由程序设计者指定许多功能,可用于存放操作数,也可

作为满足某种寻址方式所需的寄存器;

2. 数据寄存器:用于存放操作数,其位数应满足多数数据类型的数值范围,

有些机器允许使用两个连续的寄存器存放双倍字长的值;

3. 用于存放地址,其本身可以具有通用性,也可用于特殊的寻址方式; 4. 条件码寄存器:用于存放条件码,它们对用户来说是部分透明的。 ? P342~ CU

控制单元(CU)是提供完成计算机全部指令操作的微操作命令序列部件。P342~ 微操作序列形成方法

现代计算机中微操作命令序列的形成方法有两种:一种是组合逻辑设计方法,为硬连线逻辑;另一种是微程序设计方法,为存储逻辑。 ? P342~ 指令周期、取指周期、执行周期

1. 指令周期:CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间; 2. 取址周期:取址阶段完成取指令和分析指令的操作时间; 3. 执行周期:执行阶段完成执行指令的操作时间。 ? P346~ 并行性两个方面及四个级别

两个方面:同时性和并发性;

四个级别:作业级或程序级、任务级或进程级、指令之间级和指令内部级。 ? P346~ 粗粒度、细粒度及其实现

1. 粗粒度:一般用算法(软件)实现。从计算机体系上看,粗粒度并行性是

在多个处理机上分别运行多个进程,有多台处理机合作完成一个程序; 2. 细粒度:一般用硬件实现。细粒度并行性是指在处理机的操作级和指令

级的并行性,其中指令的流水作业就是一项重要技术。

? P346~ 指令流水

将一个计算任务细分成若干个子任务,每个子任务由专门的部件处理,多个计算任务依次进行并行处理。 ? P346~ 影响流水线性能的因素

三种相关:结构相关、数据相关和控制相关。 ? P350~ 数据相关的几种形式及主要解决方法

数据相关冲突可分为写后读相关、读后写相关和写后写相关。主要解决方法有后推法和采用定向技术(又称为旁路技术或相关专用通路技术)。

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? P353~ 流水线性能指标

流水线性能指标:吞吐量、加速比和效率。 ? P355~ 常见的流水线多发技术

常见多发技术有超标量技术、超流水线技术和超长指令技术。 ? P359~ 引起中断的各种因素

认为设置的中断、程序性事故、硬件故障、I/O设备和外部事件。 ? P359~ 中断系统要解决的问题

1. 各中断源如何向CPU提出中断请求;

2. 当多个中断源同时提出中断请求时,中断系统如何确定优先响应哪个中

断源的请求;

3. CPU在什么条件、什么时候、以什么方式 来响应中断; 4. CPU响应中断后如何保护现场;

5. CPU现在中断后,如何停止原程序的执行而转入中断服务程序的入口地

址;

6. 中断处理结束后,CPU如何恢复现场,如何返回到原程序的间断处; 7. 在中断出来过程中又出现了新的中断请求,CPU该如何处理。 ? P360~ INTR及中断请求标记寄存器

为了判断是哪个中断源提出请求,在中断系统中必须设置中断请求标记触发器,即INTR,当其状态为“1”时,表示中断源有请求。这种触发器可集中在CPU内,组成一个中断请求标记寄存器。 ? P360~ 中断判优及其实现方法

当某一时刻有多个中断源提出中断请求是,中断系统必须按其优先顺序予以响应,这称为中断判优。中断判优有硬件排队和软件排队两种实现方式。 ? P362~ 硬件向量法

硬件向量法就是利用硬件产生向量地址,再由向量地址找到中断服务程序的入口地址。

? P362~ EINT及其作用

EINT为中断触发器,当中断触发器为“1”时,意味着CPU允许响应中断源的请求;当其为“0”时,意味着CPU禁止响应中断。 ? P363~ 中断隐指令及其内容

中断隐指令即在机器指令系统中没有的指令,它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。它包括的操作有保护断点、寻找入口地址和关中断。 ? P364~ 保护现场和恢复现场

1. 保护现场包括保护程序断点和保护CPU内部各寄存器内容的现场;

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2. 恢复现场是指在中断返回前,必须将寄存器的内容恢复到中断处理前的

状态,这部分工作也由中断服务程序完成。

? P365~ 中断嵌套(多重中断)

当CPU正在执行某个中断服务程序时,另一个中断源又提出新的中断请求,而CPU又响应了这个新的请求,暂时停止正在运行的服务程序,转去执行新的中断服务程序,这称为中断嵌套。

第九章

? P379~ 控制单元的外特性、输入、输出信号

1. 输入信号:时钟、指令寄存器、标志和来自系统总线的(控制总线)控制

信号;

2. 输出信号:CPU内的控制信号和送至系统总线(控制总线)的信号。 ? P386~ 多级时序系统组成

机器周期和节拍(状态)。

? P387~ CU的控制方式及四种具体形式

CU的控制方式:同步控制、异步控制、联合控制和人工控制。

根据喻楚云老师点的重点整理,因全部手动打出来的,所以难免有错别字,希望读者对照每小条前面的页码翻书复习。

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