计算机组成原理课程总结&复习考试要点
一、考试以讲授过的教材中的内容为主，归纳要点如下：
第1章 -第2章 计算机概念 运算方法和运算器
（一）学习目标
1.了解计算机的分类和应用。 2.掌握计算机的软、硬件构成。 3.掌握计算机的层次结构。
3．掌握数的原码、反码、补码的表示方法。
4．掌握计算机中数据的定点表示和浮点表示方法，并熟练掌握各种表示方法下所能表示的数据的范围。 5．理解定点加法原理及其判断溢出的方法。 6．了解计算机定点乘法、除法的实现方法。 7．了解浮点加法，乘法，除法的实现方法。 8．理解ALU运算器的工作原理及其扩展方法。 （二）第1章学习内容
第一节 计算机的分类和应用
要点：计算机的分类，计算机的应用。 第二节 计算机的硬件和软件
要点：了解计算机的硬件构成及各部分的功能；了解计算机的软件分类和发展演变。 第三节 计算机系统的层次结构
要点：了解计算机系统的层次结构。 （三）第2章学习内容
第一节 数据和文字的表示方法
要点：△定点数的表示方法，及其在原码、反码和补码表示下的数值的范围；△○浮点数的表示方法及其不同表示格式下数据的表示范围；常见汉字和字符的几种表示方法；
第二节 定点加法、减法运算
要点：△补码加、减法及其溢出的检测方法；二进制加法器和十进制加法器的逻辑构成。 第三节 定点乘法运算
要点：原码并行乘法原理；不带符号的阵列乘法器；补码并行乘法原理；○直接补码阵列乘法器。 第四节 定点除法运算
要点：理解原码除法原理以及并行除法器的构成原理。 第五节 多功能算术/逻辑运算单元
要点：△74181并行进位运算器；74182进位链；△○多位ALU的扩展。 第六节 浮点运算运算和浮点运算器
要点：了解浮点加/减；浮点乘/除原理。 浮点存储： 。
解：将16进制数展开后，可得二制数格式为
0 100 00010011 0110 0000 0000 0000 0000 S 阶码(8位) 尾数(23位) 包括隐藏位1的尾数
1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011 于是有
x=(-1)S×1.M×2e=+(1.011011)×23=+1011.011=(11.375)10
2. 将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点数的二进制存储格式。 解:首先分别将整数和分数部分转换成二进制数： 20.59375=10100.10011
然后移动小数点，使其在第1，2位之间 4
e=4于是得到：
最后得到32位浮点数的二进制存储格式为： 41A4C000)16
3. 假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数ｘ,真值表示为（非IEEE754标准）：问：它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少？ (1)最大正数
0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111 ｘ＝[1＋(1－2-23)]×2127 (2)最小正数
000 000 000000 000 000 000 000 000 000 00 ｘ＝1.0×2－128 (3)最小负数
111 111 111111 111 111 111 111 111 111 11 ｘ＝－[1＋(1－2－23)]×2127 (4)最大负数
100 000 000000 000 000 000 000 000 000 00 ｘ＝－1.0×2－128
4.用源码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别计算xXy。
（1）x=11000 y=11111 (2) x=-01011 y=11001
＝(－1)s×(1.M)×2E－128
ｘ（1）原码阵列
x = 0.11011, y = -0.11111 符号位: x0⊕y0 = 0⊕1 = 1 [x]原 = 11011, [y]原 = 11111 [x*y]原 = 1， 11 0100 0101 带求补器的补码阵列
[x]补 = 0 11011, [y]补 = 1 00001 乘积符号位单独运算0⊕1＝1
尾数部分算前求补输出│X│＝11011，│y│＝11111 (2) 原码阵列
x = -0.11111, y = -0.11011 符号位: x0⊕y0 = 1⊕1 = 0 [x]补 = 11111, [y]补 = 11011 1 1 1 1 1 *1 1 0 1 1 [x*y]补 = 0,11010,00101 1 1 1 1 1 带求补器的补码阵列 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 补 = 1 00101 [x]补 = 1 00001, [y] 1 1 1 1 1 乘积符号位单独运算1⊕1＝0
1 1 1 1 1 尾数部分算前求补输出│ 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 X│＝11111，│y│＝11011
1 1 1 1 1 *1 1 0 1 1 5. 计算浮点数x+y、x-y 1 1 1 1 1 -100
x = 2-101*(-0.010110), y = 2*0.010110 1 1 1 1 1 浮 = 11011,-0.010110 0 0 0 0 0 [x] 1 1 1 1 1 [y]浮= 11100,0.010110 1 1 1 1 1 Ex-Ey = 11011+00100 = 11111 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 [x]浮= 11100,1.110101(0) 规格化处理: 0.101100 阶码 11010 x+y= 0.101100*2-6
规格化处理: 1.011111 阶码 11100 x-y=-0.100001*2-4
6. 设过程段 Si所需的时间为τi,缓冲寄存器的延时为τl,线性流水线的时钟周期定义为 τ＝max{τi}＋τl＝τm＋τl 流水线处理的频率为 f＝1/τ。
一个具有k 级过程段的流水线处理 n 个任务需要的时钟周期数为Tk＝k＋(n－1)，
所需要的时间为： T＝Tk × τ
而同时，顺序完成的时间为：T＝n×k×τ k级线性流水线的加速比： *Ck = TL ＝ n·k Tk k＋(n－1)
第3章 多层次存储器
一、学习目标
1．了解存储器的不同分类及其各自的特点。
2．理解SRAM和DRAM存储单元的构成及其存储原理。 3．掌握存储器的扩展及其与CPU的连接。
4．了解SRAM和DRAM的不同特点，掌握DRAM的刷新方法。
5．了解高性能主存储器、闪速存储器、高速存储器的特点和工作原理。 6．掌握CACHE存储器的基本原理及其地址映射过程。 二、学习内容
第一节 存储器概述
要点：存储器的分类，存储器的分级结构。 第二节 随机读写存储器
要点：SRAM基本存储元的存储原理；△SRAM芯片的组成及其逻辑结构；△○SRAM的扩展；
△○SRAM与CPU的连接；理解DRAM基本存储元的存储原理；△DRAM芯片的组成及其逻辑结构；△DRAM的刷新；了解EDRAM芯片的构成及工作原理；了解闪存的工作原理及其特点。
第三节 只读存储器和闪速存储器
要点：了解只读存储器的工作原理；了解闪存的工作原理及其特点。 第四节 高速存储器
要点：了解高速存储器的特点；了解双端口存储器的原理；了解多模块交叉存储器；相联存储器。 第五节 Cache存储器
要点：了解Cache的功能；△○掌握主存Cache的地址映射：全相联方式、组相联方式和直接相联方式。 *闪存：高性能、低功耗、高可靠性以及移动性
编程操作：实际上是写操作。所有存储元的原始状态均处“1”状态，这是因为擦除操作时控制栅不加正电压。编程操作的目的是为存储元的浮空栅补充电子，从而使存储元改写成“0”状态。如果某存储元仍保持“1”状态，则控制栅就不加正电压。如图(a)表示编程操作时存储元写0、写1的情况。实际上编程时只写0，不写1，因为存储元擦除后原始状态全为1。要写0，就是要在控制栅C上加正电压。一旦存储元被编程，存储的数据可保持100年之久而无需外电源。
读取操作：控制栅加上正电压。浮空栅上的负电荷量将决定是否可以开启MOS晶体管。如果存储元原存1，可认为浮空栅不带负电，控制栅上的正电压足以开启晶体管。如果存储元原存0，可认为浮空栅带负电，控制栅上的正电压不足以克服浮动栅上的负电量，晶体管不能开启导通。当MOS晶体管开启导通时，电源VD提供从漏极D到源极S的电流。读出电路检测到有电流，表示存储元中存1，若读出电路检测到无电流，表示存储元中存0