计算机组成原理期末知识点复习及考点总结

-----------------------------Date by 2022.7.21--------------------------------
第一章 绪论
第二章 数值数值的机器层次表示

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前言

总结期末《计算机组成原理》复习知识点，上学期考试内容大纲，考过内容进行标注。

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第一章 绪论

1.1 电子计算机与存储程序控制

（一）计算机的发展
1.发展史
电子管计算机-晶体管计算机-小、中规模计算机-大、超大规模计算机
2.发展趋势
巨型机、微型机
（二）存储程序概念
（1）计算机（指硬盘）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。
（2）计算机内部采用二进制来表示指令和数据。
（3） 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储程序的基本含义 。

1.2 计算机的硬件组成

计算机是由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，其中运算器与控制器合称为中央处理器（CPU）。
（一）计算机的主要部件
（1）输入设备
输入设备是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。
（2）输出设备
输出设备是将计算机的处理结果以数字、字符、图形、图像、声音等形式送出计算机。
（3）存储器
存储器是用来存放程序和数据的部件。
（4）运算器
运算器是对信息进行处理和运算的部件
（5）控制器
控制器是按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。
（二）冯诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想
（1）冯诺依曼结构特点：（考了，简答题）
将指令与数据不加区分地混合存储在同一个存储器。
（2）哈佛结构特点：
将指令与数据分别分开存储在不同的存储器中。指令存放在程序寄存器，数据存放在数据存储器。

1.3 计算机系统

（一）计算机系统的多层次结构
共有七级
第零级：硬联逻辑级。第一级：微程序机器级。第二级：传统机器级。第三级：操作系统级。第四级：汇编语言机器级。第五级：高级语言机器级。第六级：应用语言机器级。

1.4 计算机的工作过程和主要性能指标

（一）计算机的工作过程
例：a+b-c=?
计算机执行过程如下：
（1）取数（2）加法（3）减法（4）存数（5）停机
（二）计算机的主要性能指标
（1）机器字长（考了，简答题）
是指参与运算的数的基本位数，计算机字长一般等于内部存储器的字长。
8 bit = 1 B
【注】：同时这道题中还考了 “指令字长（第三章内容）”，“存储字长”。
“指令字长”：是指指令的长度，由操作码、地址码的位数决定
“存储字长”：多为存储的数据的位数的长度
（2）数据通路宽度
数据总线一次所能并行传送信息的位数。
（3）主存容量
一个主存储器所能存储的全部信息量。
1024 B = 1 KB = 2^10 ;
1024 KB = 1MB = 2^20;
1024 MB = 1GB =2^30 ;
1024 GB = 1TB =2^40 ;
1024 TB = 1PB =2^50
（4）运算速度
主频： 主频表示CPU内数字脉冲信号震荡的速度，又称为时钟频率。
时钟周期：CPU的时钟周期是主频的倒数。

第二章 数值数值的机器层次表示

2.1 数值数据的表示

（一）计算机中的数值数据
表示各种进制的后缀字母：
二进制：B ；
八进制：Q；
十进制： D；
十六进制 ：H
（二）无符号数和带符号数
在带符号数中，二进制最高位代表符号位，1为负数，0为正数。
2.1.3–2.1.4–2.1.5原码、反码、补码表示法
正数的原码反码补码都一样。
负数的原码符号位为1，反码在原码的基础上符号位不动 其余位取反（即0对1,1对0），补码在反码的基础上加一。
例：假设机器数长度为5位，则有：
【+0】原 = 00000 【-0】原 = 10000
【+0】反 = 00000 【-0】反 = 11111
【+0】补 = 00000 【-0】补 = 00000

2.2 机器数的定点表示与浮点表示(移码是考点)

（一）定点表示法（了解）
1.定点小数
（1）定点小数格式：

（2）真值表示

2.定点整数
（1）定点整数格式：（注:数值位和符号位共 （n+1）位）

（2）真值表示

（二）浮点表示法（了解）
1.公式;
[注]：r是阶码的底，M是尾数，E是阶码

2.浮点数的格式

3.真值表示

4.规格化浮点数
[注]：r是阶码的底，M是尾数
（1）公式

（2）真值

【注】：规格化的最小正数大于非规格化的最小正数。
（三）浮点数阶码的移码表示法
（1）表示
[X]移 = 偏置值（一般为7个1（1111111）） +X（此处X用二进制表示）
（2）移码特点
a.在移码中，最高位为0表示负数，最高位1表示正数。【注】：移码符号位与原码、补码、反码 符号位表示相反。
b.移码全为0时，对应的真值最小；移码全为1时，对应的真值最大。反应了真值的大小。
c.[+0]移 = [-0]移 = 10000000
d.同一个数的移码和补码除了最高位相反外，其他各位相同。

2.3 非数值数据的表示（了解）

（一）字符与字符串的表示
1.字符表示：ASCII码
2.字符串存放：向量法、串表法
（二）汉字的表示方法
1.汉字国标码：又称GB
2.汉字区位码：国标码 = 区位码（十六进制） + 2020H（H后缀代表十六进制）
3.汉字机内码：机内码 =国标码 + 8080H
4.汉字字形码：表示汉字点阵的代码，输出的是含1、0的二进制
（三）统一编码：（又称万国码）
1.编码方式：Unicode
2.实现方式：UTF-8

2.4 十进制数和数串的表示

（一）8421码
1.含义：
用四个二进制数来表示一个十进制。
2.常见类型：
（1）8421码（考了）：代表含义就是：从右到左，2的0次方 1、2的1次方 2、2的2次方 4、2的3次方 8.例如：12（D）->1100（B）
【注】：当时在补码的乘法中顺便考了这个小知识点，问4的二进制数为？0100
（2）2421码：是一种9的自补码（了解）
（3）余3码：是一种9的自补码（了解）
（4）格雷码：具有循环特性（了解）

2.6 数据校验码

（一）奇偶校验
1.含义：
奇偶校验位+有效信息位中，1的个数为奇数则为奇校验，1的个数为偶数则为偶校验。
（二）循环冗余校验码（CRC码）
1.典题：

解释说明：
（1）M(x)为多项式
（2）G（x）为生成多项式。从右到左展开，依次表示为X的0次方，X的1次方，X的2次方，X的3次方。若生成多项式中对应位置是0，则取0。例如：上式为 1011，此处为：（X的0次方 = 1）+（X的1次方）+（X的2次方 = 0）+（X的3次方）
（3）第2步骤中，乘以X的3次方，是在有效位“1100”的末尾加上校验位的位数“3 = 4 - 1”。校验位位数确定方式是 （“生成多项式”的个数 - 1）。
（4）第四步骤中，此处的除法使用的是“模2除运算”。规则如下：
a.部分余数首位为1时，商为1，减除数。
b.部分余数首位为0时，商为0，减0.
c.部分余数的位数小于除数的位置，该余数即为最后余数。
（5）最后一步中，得到余数后，即上面的“010”，将其拼接在有效信息位“1100”后面，得到结果“1100010”.

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总结

今天先更新第一章与第二章，持续更新中...