计算机组成原理

计算机系统简介 硬件体系 讲授内容：计算机、组织（组成：计算机硬件系统的逻辑实现 ——数字电路、数字逻辑）、原理（不依托机器） 基本内容 基本部件的结构与组织方式 基本运算的操作原理 基本部件与基本单元的设计思想，如何将部件连接起来 特色 计算机组成的一般原理，不易具体机型为依托 采用自顶而下的方式、层层细化 教材：唐硕飞 - 计算机组成原理（第二版），学习指导与习题解答 参考教材： Patterson\Hennessy- 计算机组成与设计：硬 / 软件接口；数字设计和计算机体系结构（共有两部分，实现处理器） 计算机组成原理是连接软硬件的中间层 课程组织 1、概论 2、 计算机系统硬件结构 存储器、 IO 、 CPU 、系统总线 3、CPU （ ALU 、 CU 、寄存器） 4、CU （排队逻辑、寄存器解码器、控制存储器） 第一章 计算机系统概论 物联网：将传感器嵌入到各设备之中，并且被普遍连接，即 “物联网”， + “互联网” = 人类社会与物理系统的整合。 超算：HPC（higher performance computer） TF（千万亿次） 1.1计算机软硬件概念 　　　　计算机系统：硬件（实体）、软件（具有各类特殊功能的信息组成） 　　层次结构——软件：系统软件（管理整个计算机系统；语言处理程序，操作系统，服务性程序（数学库），数据库管理系统）、应用软件

计算机组成原理期末复习题 世界第一台通用电子计算机ENIAC，１９４６ 第一台存储程序式计算机－EDSAC，１９４９ 数据校验码主要有奇偶校验码、海明校验码和循环冗余校验码 磁表面存储器记录信息是利用磁性材料的磁滞回归线特性（ 计算机的字长取决于运算器一次运算二进制数的位数 模m交叉存储器有m个存储模块，它们有各自的地址寄存器和数据缓冲寄存器 使用虚拟存储器时，由操作系统完成地址转换 若显示器灰度级为32，则每像素应用５位表示 RAM芯片位扩展可以增加存储器字长 输入输出指令的功能是CPU与外设的数据传送 假设校验位的个数为r，k＝2r-1-r个信息能用于纠正被传送数据的位数，需满足：2r≥k+r+1 某计算机字长是16位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是0-219-1 操作数在寄存器中的寻址方式称为寄存器寻址；操作数在指令中的寻址方式称为立即寻址，相对寻址中，指令地址码给出一个偏移量(带符号数)，基准地址隐含由PC给出。 操作码的编码有两种方式：定长操作码法，扩展操作码编法 串行传输时数据位的低位在前，高位在后。 DMA控制器与CPU分时使用内存常采用以下三种方法：停止CPU访内，周期挪用和交替访问。 流水线中的主要相关问题指资源相关、数据相关和控制相关。 双端口存储器中一个存储器具有两组相互独立的读写控制电路，可进行并行的独立操作。

1.无符号数与有符号数 计算机中存储与参与运算的数分为有符号数与无符号数。这些数存放在寄存器中，通常称寄存器的位数为机器字长。 当存放有符号的数时，就需要留出一位来存放符号，规定在符号位“0”表示“+”号，“1”表示“-”号。 以机器字长为16位为例，若其表示无符号数，可以表示范围为0~65535，而表示有符号数，由于需要拿出一位来存放符号，因此所表示数的范围为-32768~+32767。 2.定点数与浮点数 小数点固定在某一位置的数为定点数，小数点位置可以浮动的数为浮点数，这里说的小数点实际上为抽象的人为规定，并不实际存在于机器中。当小数点位于数符和第一数值位之间时，机器内的数为纯小数；当小数点位于数值位之后时，机器内的数为纯整数。采用定点数的机器为定点机，在定点机中，由于小数点的位置固定不变，故当机器处理的数不是纯小数或者纯整数时，必须乘上一个比例因子，否则会产生“溢出”。浮点数的表示类似于数学上的科学计数法，如 ： 小数点的位置是可以变化的，但是因为乘上了不同的10的方幂，所以值不变。通常情况下，浮点数可以表示成： 其中，S为尾数（可正可负），j为阶码（可正可负），r为基数（或基值），计算机中，基数可取2，4，8，16等。 以基数r=2为例，数N可以写成下列不同的形式： 3.原码、反码、补码、移码 1.原码 是最简单的机器数表示法。用最高位表示符号位，‘1’表示负号，‘0

1、计算机系统的组成 计算机系统由硬件和软件两部分组成 硬件，是指计算机的实体部分，由看得见摸得着的各种电子元器件组成，如主机、外设 软件，是指具有各类特殊功能的程序，通常放在计算机的主存或辅存中 软件分为系统软件和操作软件 系统软件（程序软件），用来管理整个计算机系统，监听服务，调度系统资源，包括：标准程序库、语言处理程序、操作系统、服务程序、数据库管理系统、网路软件等 应用软件（应用程序），用户根据任务需要所编制的各种程序 2、冯诺依曼机器的主要特点？ 1）计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成； 2）指令和数据存储在存储器中，并可以按地址访问； 3）指令和数据均以二进制表示； 4）指令由操作码和地址码构成，操作码指明操作的性质，地址码表示操作数在存储器中的位置； 5）指令在存储器内按顺序存放，通常按自动的顺序取出执行； 6）机器以运算器为中心，I/O设备与存储器交换数据也要通过运算器。（后来以存储器为中心） 3、区分存储单元、存储字、存储字长、存储体、机器字长、存储字长 存储单元：存储一个存储字并具有特定存储地址的存储单位； 存储字：一个存储单元中存放的所有的二进制数据，按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据。 存储字长：存储字中二进制数据的位数，即按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据的位数； 存储体：由多个存储单元构成的存储器件。

【推荐】2019 Java 开发者跳槽指南.pdf(吐血整理) >>> 本科指导性教学计划 课程编号 课程名称 学分 周学时 考核方式 说明及主要先修课 10640532 英语 2 2 考查 10421094 线性代数 4 4 考试 20130412 工程图学基础 2 2 考试 40420393 离散数学 3 3 考试 先修 高等数学 30210041 信息科学技术概论 1 1 考查 10421065 微积分 5 5 考试 先修一元微积分 10420252 复变函数引论 2 2 考试 10421133 复变函数与数理方程 3 3 考试 10420243 随机数学方法 3 3 考试 10420803 概率论与数理统计 3 3 考试 30230742 概率论与随机过程 2 2 考试 30230832 媒体与认知 2 学分春 计算机科学与技术专业 课程编号 课程名称 学分 周学时 考核方式 说明及主要先修课 40240432 形式语言与自动机 2 2 考试 30240042 人工智能导论 2 2 考试 40240082 初等数论 2 2 考试 30240192 高性能技术导论 2 2 考查 40240422 计算机图形学基础 2 2 考查 先修数据结构 20240103 汇编语言程序设计 3 3 考查 30240332 Java 程序设计与训练 2 2 考查 信号课组 3 3 考试

1. 存取周期是指，存储器进行连续连续读或写操作允许的最短时间间隔 2.和辅存相比，主存更加容量更小，价格更高，速度更快 3.EPROM Eraseable programming read only memory 可擦写可编写的只读存储器 4.半导体RAM是易失性RAM，而静态RAM只有在电源不掉电的时候，所存信息是不易失的 5.主存和CPU之间增加高速缓存的目的是，解决CPU与主存之间速度不匹配的问题 6.活动头磁盘的平均 寻址时间 是指 平均寻道时间 加 平均等待时间 7.磁盘上，同心圆的大小与存储容量无关，存储容量都是相同的 8.存取速度按递减的顺序排列为：寄存器，缓存，主存，磁盘，磁带 9.动态半导体存储器的刷新一般为：集中刷新，分散刷新，异步刷新，刷新是因为电容放电 10. 半导体RAM进行读和写操作时 ，必须先接受 地址信号 ，在接受 片选 和 读写 信号 11.记录密度分为 道密度 和 位密度 ， 道密度是指沿磁盘半径方向，单位长度内的磁道数 ， 单位长度的磁道中记录二进制代码的位数称为位密度 12. RAM是指可读可写的芯片 ROM是指只读的芯片 13.读周期是指存储器进行两次连续的读操作所间隔的最小时间 读时间是指CPU发出读命令到主存中的数据读取到数据总线上的时间 14.存储元：存储一位二进制代码的基本单元电路 存储单元：存储若干个存储元

第一章 计算机系统概论 现代计算机的组成框架中，各个部分的功能 计算机的工作过程 存储元件、存储元、存储单元、存储字、存储字长等的概念 第三章 系统总线 总线的分类 总线的特性及性能指标 总线结构 总线控制 第四章 存储器 主存储器 提高访存速度的措施 高速缓冲存储器 辅助存储器 第五章 输入输出系统 I/O设备与主机的联系方式 I/O设备与主机信息传递的控制方式 接口的功能和组成 程序查询方式（重点） 程序中断方式（重点） DMA方式（重点） 第一章 计算机系统概论 现代计算机的组成框架中，各个部分的功能 计算机由运算器，存储器，控制器，输入设备和输出设备组成 现代计算机的组成：主机和 I / O设备； 主机包括：存储器和CPU； CPU包括：ALU和CU 算术逻辑单元（ALU）：用来完成算术逻辑运算 控制单元（CU）：用来解释存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行命令 I / O设备也受CU控制，用来完成相应的输入，输出操作 计算机工作过程 计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。 接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。 存储元件、存储元、存储单元、存储字、存储字长等的概念 存储单元

1.指令系统中采用不同的寻址方式的目的是： 缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性 2.一地址指令中，除地址译码指明的一个操作数外，另一个数用（ 隐含寻址 ）的方式 4.操作数在寄存器中的寻址方式是（寄存器直接寻址） 5.寄存器间接寻址 方式中，操作数存于（ 主存单元 ）（ 寄存器指明操作数在主存中的地址 ） 7.基址寄存器寻址方式中，操作数的有效地址是（ 基址寄存器BR内的值加上形式地址 ） 8.采用基址寻址，基址寄存器内容有 操作系统 确定，在 程序中不能改变 9.采用变址寻址，变址寄存器（ IX ）内容有用户确定，在程序执行过程中 可以改变 10.堆栈的出栈和入栈操作是相反的，入栈是先 （A）到Msp然后sp-1到sp （注意， 栈顶的地址要比下面的地址都要小 ）， 出栈是sp+1到sp，然后再（A）到Msp 13.寻址方式中，立即寻址快于直接寻址快于间接寻址 14.扩展操作码的目的是： 增加指令数（特征位） 16.子程序 调用 指令完整的功能是：（ 改变程序计数器的值和堆栈指针sp的值 ） 17.子程序返回指令完整的功能是：（ 从堆栈中恢复程序技术器的值 ） 二.填空题 1.在直接寻址中，操作数的有效地址是X，间接寻址中：（X）相对寻址中（ PC）+ X ，基址寻址中 （BR）+ X，变址寻址中（IX）+ X 2.条件转移，无条件转移，子程序调用都属于（ 程序控制或跳转

1. I/O设备的编址方式通常有___ 统一编址 __和_ 独立编址 __两种方式。 P145 2．Cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决____CPU____和___主存____之间速度不匹配而采用的一项重要技术 。 P124 3．在计算机系统中， I/O 设备与主机传递消息的控制方 式除了 程序查询方式、程序中断方式 ( 硬件方式 ) 外，还有_ _DMA__ 方式、 __ 通道 _ 方式、 __I/O 处理机 _ _方式（ 软件方式 ）。 P148 1． I/O设备的编址方式通常有___ 统一编址 __和_ 独立编址 __两种方式。 P145 4．动态随机存储器常见的刷新方式有___集中式__刷新、__分散式__刷新、_异步式___刷新三种。 P109 5．直接寻址方式中，指令的地址码部分直接给出操作数在内存中的 真实地址 EA （有效地址） ，在执行阶段只需要__ __1 ____次访存即可得到操作数。 P178 6．RISC称为 ___精简指令系统计算机 ，与其对应的是___ CISC ，即复杂指令系统计算机 。 P189 7．用二进制代码0、1表示的计算机语言称为___ _ 机器语言 ______，用助记符编写并增加了指示性指令的计算机语言称为____ 汇编语言 ____。 8．CPU从主存取出一条指令并执行该指令所需的全部时间叫做__ _ 指令周期 _。 P203

一、为什么需要动态链接库 1、链接在生活中的应用 链接 其实有点像我们日常生活中的 标准化、模块化 生产、我们有一个可以生产标准螺帽的生产线，就可以生产很多个不同的螺帽， 只有需要螺帽，我们就可以通过链接的方式、去复制一个出来，放到需要的点，大道汽车、小到信箱 2、静态链接的缺点 但是、如我们有很多个程序都要通过装载器装载到内存的里面，那里面链接好的同样的功能代码，也需要再装载一遍、再占一遍内存空间。 这就好比，假设每个人有骑自行车的需求，那我们给每个人生产一辆自行车带在身边，固然大家都有自行车用，但是马路上肯定会特别拥挤 二、链接可以分动、静、共享运行升内存 1、内存不够用 2、链接过程 3、图解动态链接过程 三、地址无关很重要，相对地址解烦恼 1、地址无关 2、地址相关 3、动态共享库无法做到地址无关 四、PLT 和 GOT，动态链接的解决方案 1、示例代码 1、首先lib.h定义了动态链接库的一个函数show_me_the_money [root@luoahong 10]# cat lib.h #ifndef LIB_H #define LIB_H void show_me_the_money(int money); #endif 2、lib.c包含了lib.h的实际实现 [root@luoahong 10]# cat lib.c #include <stdio.h>