重點(diǎn)和難點(diǎn)計算機(jī)組成原理

1、第一章第一章計算機(jī)系統(tǒng)概論計算機(jī)系統(tǒng)概論重點(diǎn)本章重點(diǎn)突出計算機(jī)組成的概貌和框架，由此簡潔明了地了解計算機(jī)內(nèi)部的工作過程實(shí)際上是指令流和數(shù)據(jù)流在此框架內(nèi)由IO→存儲器→CPU→存儲器→IO的過程，是通過逐條取指令、分析指令和執(zhí)行指令來運(yùn)行程序的。同時要了解到當(dāng)今計算機(jī)盡管發(fā)展到千變?nèi)f化的程度，但其最根本的組成原理還是基于馮諾依曼的結(jié)構(gòu)。1.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)存儲程序和程序控制是馮諾依曼型計算機(jī)的設(shè)計思想。存儲程序的概念是將解題程序（連同必須

2、的原始數(shù)據(jù)）預(yù)先存入存儲器；程序控制是指控制器依據(jù)存儲的程序控制全機(jī)自動、協(xié)調(diào)地完成解題任務(wù)。馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)開創(chuàng)了程序設(shè)計的時代，到目前為止，絕大多數(shù)計算機(jī)仍沿用這一體制。2.計算機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能(1)功能從本質(zhì)上來說，計算機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能運(yùn)作都很簡單。基本功能：數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳送、控制。(2)結(jié)構(gòu)計算機(jī)是以某種方式與其外部環(huán)境交互的實(shí)體。概括地說，與外部環(huán)境的所有連接可以劃分為外圍設(shè)備和通信線路。主要有4種結(jié)構(gòu)組件：中央處理單

3、元（CPU）：控制計算機(jī)的操作并完成數(shù)據(jù)處理主存儲器：存儲數(shù)據(jù)IO：在計算機(jī)及其外部環(huán)境之間傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)互連：為CPU、主存和IO之間提供某些通信機(jī)制難點(diǎn)本章概念、名詞較多，這些只是為進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，因此嚴(yán)格講本章沒什么難點(diǎn)，只要建立計算機(jī)組成的框架即可。對指令和數(shù)據(jù)都以0或1代碼存于存儲器中，計算機(jī)如何區(qū)分它們這一問題，應(yīng)特別注意重點(diǎn)理解。第二章計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用第二章計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用重點(diǎn)了解從1946年ENIAC誕生到二十

4、世紀(jì)五、六十年代，由于構(gòu)成計算機(jī)的元器件發(fā)展變化（由電子管→晶體管→集成電路），使計算機(jī)的性能有了很大提高，每隔6至7年，計算機(jī)便更新?lián)Q代一次，運(yùn)算速度約提高一個數(shù)量級。而到了二十世紀(jì)七十年代，自從Intel公司生產(chǎn)了第一個微處理器芯片后，隨著集成度成倍的提高，以每隔18個月芯片上的晶體管數(shù)就翻一番的速度使計算機(jī)得到極為廣泛的應(yīng)用，以至整個社會從制造時代進(jìn)入到信息時代，出現(xiàn)了知識大爆炸，從而要激發(fā)學(xué)習(xí)本課程的積極性和主動性。第三章系統(tǒng)總

5、線第三章系統(tǒng)總線重點(diǎn)要求了解隨著計算機(jī)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，IO設(shè)備的種類和數(shù)量也越來越多。為了更好地解決IO設(shè)備與主機(jī)之間連接的靈活性，計算機(jī)的結(jié)構(gòu)從分散連接發(fā)展成總線連接。由于各個子系統(tǒng)都通過總線交換信息，這就產(chǎn)生了總線的瓶頸問題，影響了計算機(jī)的速度。為了克服總線瓶頸又產(chǎn)生了多總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步為了設(shè)計簡化，便于維護(hù)，有利于批量生產(chǎn)，又提出了各種總線標(biāo)準(zhǔn)。特別是為了解決眾多部件爭用總線，必須對總線進(jìn)行判優(yōu)控制和通信控制。1.總線

6、仲裁。當(dāng)多個主設(shè)備同時爭用總線控制權(quán)時，由總線仲裁部件以優(yōu)先權(quán)或公平策略進(jìn)行仲換策略和命中率。第五章輸入輸出系統(tǒng)第五章輸入輸出系統(tǒng)重點(diǎn)輸入輸出系統(tǒng)是人機(jī)對話和人機(jī)交互的紐帶和橋梁。由于輸入輸出設(shè)備工作速度與計算機(jī)主機(jī)的工作速度極不匹配.為此，既要考慮到輸入輸出設(shè)備工作的準(zhǔn)確可靠，又要充分挖掘主機(jī)的工作效率，因此要求掌握主機(jī)與IO交換的三種控制方式，即程序查詢、程序中斷和DMA，以及它們各自所需的硬件及軟件支持。1.程序中斷方式。中斷：計

7、算機(jī)在執(zhí)行正常程序的過程中，出現(xiàn)某些異常事件或某種請求時，處理機(jī)暫停執(zhí)行當(dāng)前程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行更緊急的程序，并在執(zhí)行結(jié)束后自動恢復(fù)執(zhí)行原先程序的過程。特點(diǎn):硬件結(jié)構(gòu)較查詢方式復(fù)雜些服務(wù)開銷時間較大；主程序與設(shè)備并行運(yùn)行CPU效率較高；具有實(shí)時響應(yīng)的能力。2.中斷處理過程。中斷處理過程為：中斷請求→中斷源識別判優(yōu)→中斷響應(yīng)→中斷處理→中斷返回中斷源：引起中斷事件的來源。判優(yōu)：找出優(yōu)先級最高的中斷源給予響應(yīng)。中斷源識別：采用的方法有：①軟件查詢

8、法；②硬件排隊(duì)法；③矢量中斷。CPU響應(yīng)中斷的條件：①至少有一個中斷源請求中斷；②CPU允許中斷；③當(dāng)前指令執(zhí)行完。中斷響應(yīng)的工作由硬件自動完成：①關(guān)中斷；②保留斷點(diǎn)信息；③轉(zhuǎn)到中斷處理程序入口。中斷處理由軟件（中斷處理程序）完成。3.DMA傳送方式。解決與CPU共享主存的矛盾。(1)停止CPU訪問內(nèi)存。CPU效率低；(2)周期挪用。適用于外設(shè)讀取周期大于內(nèi)存存取周期；(3)DMA與CPU交替訪問。適用于CPU工作周期比內(nèi)存存取周期長得

9、多的情況。難點(diǎn)要對處理中斷的各類軟、硬件技術(shù)運(yùn)用自如；要認(rèn)清周期竊取的含義；要分清CPU響應(yīng)中斷和允許周期挪用的時間。第六章計算機(jī)的運(yùn)算方法第六章計算機(jī)的運(yùn)算方法重點(diǎn)要認(rèn)識到計算機(jī)內(nèi)部的各種運(yùn)算與人們習(xí)慣的運(yùn)算是不同的，不僅運(yùn)算方法有差異，就是數(shù)的表示也不同。要求掌握計算機(jī)中有符號數(shù)、無符號數(shù)、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的各種表示，以及移位、定點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算、定點(diǎn)原碼一位乘和兩位乘及補(bǔ)碼Booth算法、定點(diǎn)原碼和補(bǔ)碼加減交替除法，以及浮點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)