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第1章 計算機系統(tǒng)概述.................................................................. 1 *1.1計算機發(fā)展歷程.................................................................. 1 *1.1.1計算機硬件的發(fā)展.........................................................1 *1.1.2計算機軟件的發(fā)展.........................................................2 *1.1.3 本節(jié)習題精選............................................................. 2 *1.1.4答案與解析............................................................... 2< 1.2計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)...............................................................3 1.2.1計算機系統(tǒng)的組成......................................................... 3 1.2.2計算機硬件................................................................ 3 1.2.3計算機軟件....... ......................................................... 5 1.2.4計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)..................................................... 5 1.2.5計算機系統(tǒng)的工作原理.....................................................6 1.2.6 本節(jié)習題精選............... .?......................... 8 1.2.7 答案與解析............................................................... 11 1.3計算機的性能指標................................................................ 13 1.3.1計算機的主要性能指標.................................................... 13 1.3.2 幾個專業(yè)術(shù)語............................................................. 15 1.3.3 本節(jié)習題精選............................................................. 15 1.3.4 答案與解析............................................................... 18 1.4本章小結(jié)...................... 21 1.5常見問題和易混淆知識點......................................................... 22 第2章 數(shù)據(jù)的表示和運算............................... 24 2.1數(shù)制與編碼...................................................................... 24 2.1.1進位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換................................................. 24 *2.1.2 BCD 碼................................................................... 27 2.1.3 定點數(shù)的編碼表示........................................................ 27 2.1.4整數(shù)的表示??:.............................................................30 2.1.5 本節(jié)習題精選.............................................................30 2.1.6 答案與解析............................................................... 32 2.2運算方法和運算電路............................................................. 35 2.2.1基本運算部件....................... :..................................................................35 2.2.2定點數(shù)的移位運算........................................................ 38 2.2.3 定點數(shù)的加減運算........................................................ 39 2.2.4定點數(shù)的乘除運算........................................................ 41目 錄IX 2.2.5 C語言中的整數(shù)類型及類型轉(zhuǎn)換...........................................45 2.2.6 數(shù)據(jù)的存儲和排列 .................. 47 2.2.7本節(jié)習題精選............................................................ 48 2.2.8答案與解析......... :.................................................... 53 2.3浮點數(shù)的表示與運算.............................................................60 2.3.1 浮點數(shù)的表示............... 60 2.3.2浮點數(shù)的加減運算....................................................... 63 2.3.3 本節(jié)習題精選............................................................ 65 2.3.4 答案與解析.............................................................. 69 2.4本章小結(jié)........................................................................ 76 2.5常見問題和易混淆知識點........................................................ 76 第3章存儲系統(tǒng)......................................................................... 78 3.1存儲器概述...................................................................... 78 3.1.1存儲器的分類............................................................ 78 3.1.2存儲器的性能指標....................................................... 79 3.1.3多級層次的存儲系統(tǒng)..................................................... 80 3.1.4 本節(jié)習題精選............................................................ 81 3.1.5答案與解析.............................................................. 82 3.2主存儲器........................................................................ 84 3.2.1 SRAM 芯片和DRAM 芯片.................................................84 3.2.2只讀存儲器.............................................................. 86 3.2.3主存儲器的基本組成........... 87 3.2.4多模塊存儲器............................................................ 87 3.2.5 本節(jié)習題精選............................ 89 3.2.6答案與解析.............................. 92 3.3主存儲器與CPU的連接..........................................................97 3.3.1 連接原理................................................................ 97 3.3.2 主存容量的擴展..........................................................98 3.3.3存儲芯片的地址分配和片選.............................................. 99 3.3.4 存儲器與CPU的連接....................................................100 3.3.5 本節(jié)習題精選........................................................... 101 3.3.6 答案與解析............................................................. 103 3.4外部存儲器..................................................................... 107 3.4.1磁盤存儲器............................................................. 107 3.4.2 固態(tài)硬盤................................................................108 3.4.3本節(jié)習題精選........................................................... 109 3.4.4 答案與解析............................................................. 110 3.5高速緩沖存儲器.................................................................111 3.5.1程序訪問的局部性原理.................................................. 111 3.5.2 Cache的基本工作原理................................................... 112X 2024計算機組成原理考研復(fù)習指導(dǎo) 3.5.3 Cache和主存的映射方式........................................ 113 3.5.4 Cache中主存塊的替換算法............................................... 117 3.5.5 Cache寫策略.............................................................118 3.5.6 本節(jié)習題精選............................................................ 119 3.5.7答案與解析.............................................................. 123 3.6虛擬存儲器......................................................................131 3.6.1虛擬存儲器的基本概念...................................................131 3.6.2頁式虛擬存儲器................... 132 3.6.3段式虛擬存儲器......................................................... 134 3.6.4段頁式虛擬存儲器....................................................... 135 3.6.5 虛擬存儲器與Cache的比較.............................................. 135 3.6.6 本節(jié)習題精選............................................................136 3.6.7答案與解析.............................................................. 140 3.7本章小結(jié)........................................................................ 144 3.8常見問題和易混淆知識點........................................................ 145 第4章指令系統(tǒng)................ 146 4.1指令系統(tǒng)........................................................................ 146 4.1.1指令的基本格式......................................................... 147 4.1.2定長操作碼指令格式...... :....................... 148 4.1.3擴展操作碼指令格式..................................................... 148 4.1.4指令的操作類型......................................................... 149 4.1.5 本節(jié)習題精選............................................................ 149 4.1.6答案與解析.............................................................. 152 4.2指令的尋址方式................................................................. 155 4.2.1指令尋址和數(shù)據(jù)尋址..................................................... 155 4.2.2常見的數(shù)據(jù)尋址方式..................................................... 155 4.2.3 本節(jié)習題精選............................................................159 4.2.4 答案與解析.............................. 166 4.3程序的機器級代碼表示.......................... 172 4.3.1常用匯編指令介紹............................. 172 4.3.2過程調(diào)用的機器級表示...................................................177 4.3.3選擇語句的機器級表示...................................................179 4.3.4循環(huán)語句的機器級表示................................................... 180 4.3.5 本節(jié)習題精選............................................................ 182 4.3.6答案與解析.............................................................. 185 4.4 CISC和RISC的基本概念....................................................... 186 4.4.1 復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機(CISC) .................................... ；............................ ??…… 186 4.4.2精簡指令系統(tǒng)計算機(RISC) .........:...................................................................187 4.4.3 CISC 和 RISC 的比較.................................................... 187 4.4.4 本節(jié)習題精選............................................................ 188目 錄XI 4.4.5答案與解析.................................... 188 4.5本章小結(jié)....................................................................... 189 4.6常見問題和易混淆知識點 ....................................................... 189 第5童中央處理器................. '................................................... 191 5.1 CPU的功能和基本結(jié)構(gòu) 191 5.1.1 CPU 的功能............. 191 5.1.2 CPU的基本結(jié)構(gòu)................................. 192 5.1.3本節(jié)習題精選....................... 193 5.1.4答案與解析............................ 195 5.2 指令執(zhí)行過程................ 197 5.2.1 指令周期............................... 197 5.2.2指令周期的數(shù)據(jù)流................... ??：?■???.......................198 5.2.3指令執(zhí)行方案.................................. 199 5.2.4 本節(jié)習題精選........................................................... 200 5.2.5答案與解析............................................................. 202 5.3數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)................ 203 5.3.1數(shù)據(jù)通路的功能.................... 203 5.3.2數(shù)據(jù)通路的基本結(jié)構(gòu).................................................... 204 5.3.3本節(jié)習題精選............................. 205 5.3.4答案與解析.................... ..........…… -…… ............... 210 5.4控制器的功能和工作原理............................. …….. .............. 216 5.4.1 控制器的結(jié)構(gòu)和功能..................... 216 5.4.2硬布線控制器......................... 217 5.4.3微程序控制器..........................—...........................221 5.4.4本節(jié)習題精選............................ 226 5.4.5答案與解析............................................................. 229 5.5異常和中斷機制 ................................................................ 233 5.5.1異常和中斷的基本概念................................................. 233 5.5.2異常和中斷的分類...................................................... 234 5.5.3異常和中斷響應(yīng)過程................... ……,.... ......................235 5.5.4本節(jié)習題精選.......................................................... 236 5.5.5 答案與解析........................ ............................ 236 5.6指令流水線............................... 237 5.6.1指令流水線的基本概念............................. 238 5.6.2流水線的基本實現(xiàn)...................................................... 239 5.6.3流水線的冒險與處理.................................................. 242 5.6.4流水線的性能指標...................................................... 243 5.6.5 高級流水線技術(shù).........................................................243 5.6.6 本節(jié)習 題精選........................................................... 244 5.6.7 答案與解析............................................................. 249XII 2024計算機組成原理考研復(fù)習指導(dǎo) 5.7多處理器的基本概念............................................................ 255 5.7.1 SISD、SIMD、MIMD 的基本概念........................................ 255 5.7.2硬件多線程的基本概念.................................. 256 5.7.3多核處理器的基本概念.................................................. 257 5.7.4共享內(nèi)存多處理器的基本概念............................................258 5.7.5 本節(jié)習題精選........................................................... 258 5.7.6答案與解析........................................... 259 5.8本章小結(jié)........................................................................260 5.9常見問題和易混淆知識點........................................................261 第6章總線............................................................................ 2夠 6.1總線概述........................................................................263 6.1.1總線基本概念............................................................263 6.1.2總線的分類.............................................................. 264 6.1.3 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu)......................................................... 264 6.1.4常見的總線標準......................................................... 265 6.1.5總線的性能指標…........................... 266 6.1.6 本節(jié)習題精選............................................................266 6.1.7 答案與解析.............................................................. 269 6.2總線事務(wù)和定時................................................................. 273 6.2.1總線事務(wù)................................................................ 273 6.2.2 同步定時方式............................................................273 6.2.3 異步定時方式......................................... 273 6.2.4本節(jié)習題精選............................................................274 6.2.5答案與解析............................... 275 6.3本章小結(jié)................................................... 276 6.4常見問題和易混淆知識點................................................. 277 第7章 輸入/輸出系統(tǒng).................................................................. 278 *7.1 I/O系統(tǒng)基本概念.............................. 278 *7.1.1 輸入/輸出系統(tǒng)...........................................................278 *7.1.2 I/O 控制方式............................................................ 279 *7.1.3 外部設(shè)備................................................................ 279 7.1.4 本節(jié)習題精選............................................................280 7.1.5 答案與解析.............................................................. 281 7.2 I/O 接口........................................................................ 282 7.2.1 I/O 接口 的功能.......................................................... 282 7.2.2 I/O接口的基本結(jié)構(gòu)......................................................282 7.2.3 I/O 接口 的類型.................... ，.................................................................. 283 7.2.4 I/O端口及其編址................................................. 283 7.2.5 本節(jié)習題精選............................................................284 726答案與解析.............................................................. 285目 錄XIII 7.3 I/O 方式................................................... 286 7.3.1程序查詢方式........................................................... 286 7.3.2 程序中斷方式....... ?'.................................................. 286 7.3.3 DMA 方式...............................................................290 7.3.4本節(jié)習題精選........................................................... 293 7.3.5 答案與解析.................................... 300 》7.4本章小結(jié)....................................................................... 308 id 7.5常見問題和易混淆知識點 ....................................................... 309 參考文獻................................................................................. 310