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《计算机组成原理》学科复习总结
★第一章 计算机系统概论
? 本章内容：本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的一些
主要指标等
? 需要掌握的内容：计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成
的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标 ? 本章主要考点：概念
1、当前的CPU由那几部分组成组成 ？
控制器、运算器、寄存器、cache (高速缓冲存储器) 2、一个完整的计算机系统应包括那些部分 ？ 配套的硬件设备和软件系统
3、什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪几部分组成？它们之间有何联系？
计算机硬件是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分。软件是计算机程序及其相关文档的总称，主要包括系统软件、应用软件和一些工具软件。软件是对硬件功能的完善与扩充，一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。 4、冯·诺依曼计算机的特点
? 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件组成 ? 指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访 ? 指令和数据用二进制表示
? 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储
器中的位置
? 指令在存储器内按顺序存放
? 机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成 5、计算机硬件的主要技术指标
? 机器字长：CPU 一次能处理数据的位数，通常与 CPU 中的寄存器位数有关 ? 存储容量：存储容量 = 存储单元个数 × 存储字长；MAR（存储器地址寄存器）的位数
反映存储单元的个数，MDR（存储器数据寄存器）反映存储字长
主频 吉普森法
? 运算速度 MIPS 每秒执行百万条指令 CPI 执行一条指令所需的时钟周期数 FLOPS 每秒浮点运算次数
◎第二章 计算机的发展及应用
? 本章内容：本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应用。
? 需要掌握的内容：计算机的发展的不同阶段区分的方法、微型计算机发展中的区分、摩尔
定律
? 本章主要考点：概念 1、解释摩尔定律
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微芯片上集成的晶体管数目每3年翻两番，每18个月翻一番 2、计算机发展的不同时期是如何区分的？
主要以组成计算机基本电路的元器件为依据进行区分，如电子管、晶体管、集成电路等
3、计算机能够直接识别和处理的语言是 什么语言？ 机器语言
★第三章 系统总线
? 本章内容：本章主要讲述计算机系统的总线类型、总线分类、总线性能、总线结构以及总
线仲裁和总线控制。
? 需要掌握的内容：总线的概念、总线的分类、总线的性能指标、总线标准、特殊标准总线
的特点、不同总线类型对计算机的影响、总线的控制以及总线的仲裁；总线仲裁方式的优劣分析
? 本章主要考点：概念和一些简单的计算
1、为了解决多个 主设备 同时竞争总线控制权，必须具有 总线仲裁 部件。 2、在 A 的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。 A）单总线 B）双总线 C）三总线 D）多总线
3、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时 C 。
A）减少了信息传输量 B）提高了信息传输的速度 C）减少了信息传输线的条数 D）加重了CPU的工作量 4、从信息流的传送效率来看， A 工作效率最低。
A） 单总线系统 B） 双总线系统 C） 三总线系统 D） 多总线系统 5、集中式总线仲裁中，______响应时间最快。( B)
A） 菊花链方式 B） 独立请求方式 C） 计数器定时查询方式
6、三种集中式总线仲裁中，_____方式对电路故障最敏感。(A)
A）链式查询 B）计数器定时查询 C）独立请求 7、下列选项中的英文缩写均为总线标准的是 (D)
A） ISA、CPI、VESA、EISA B） PCI、CRT、USB、EISA
C） ISA、SCSI、RAM、MIPS D） ISA、EISA、PCI、PCI-Express 8、同步控制是______。(C)
A） 只适用于CPU控制的方式 B） 只适用于外围设备控制的方式 C） 由统一时序信号控制的方式 D） 所有指令执行时间都相同的方式 9、什么是系统总线？什么是局部总线？
系统总线是微型计算机系统的公共总线，是多处理机系统中各个处理机模块之间的公共总线，因此也称作全局总线。它支持多个处理机模块之间的以及和它们的共享模块之间的数据交互。
局部总线是微处理器模块具有的本地总线，它可连接多个非主模块，但与系统总线上的其他主模块无关。局部总线也称作本地总线，如PCI总线、IP总线、IO CHANNEL等等。
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★第四章 存储器（重点）
? 本章内容：本章主要讲述计算机中的存储系统。分为三个层次介绍。主存、高速缓存、虚
拟存储器
? 需要掌握的内容：存储系统的层次结构、主存储器的分类、性能以及扩展存储器的一般方
法；高速缓存的概念、地址映射方法、替换算法、性能以及实现；虚拟存储器的概念、页式存储器管理、段式存储器管理以及地址变换方法；磁盘存储器的管理、柱面、磁道、扇区以及簇的基本概念，磁盘容量的计算以及文件分配表的使用等 ? 本章主要考点：概念、★替换算法（某种算法）、★主存储器的设计、★磁盘容量的计算 1、为什么存储器要采用分层结构？ 在微计算机存储器系统的设计当中，需要考虑容量、存取时间和价格三个因素，但这三者之间的关系又是互相制约的。为了实现快的访问速度和大的存储容量，同时价格还要相对低廉，于是提出了分层的存储器结构。
2、主存储器的性能指标主要是 存储容量 、 存取时间 、存储周期和存储器带宽。 3、半导体只读存储器(ROM)与半导体随机存储器(RAM)的主要区别在于（A） A） ROM可永久保存信息,RAM在掉电后,原存信息会消失 B） ROM在掉电后,原存信息会丢掉,RAM永久保存信息 C） RAM是内存,ROM是外存 D） ROM是内存,RAM是外存 4、读写存储器简称为(A)
A） RAM B） ROM C） PROM D） EPROM 5、计算机的内存储器比外存储器(B) A） 更便易 B） 存取速度快 C） 存储容量更大 D） 虽贵但能存储更多的信息
6、主存储器容量为1MB，虚存容量为4GB，则虚拟地址为 32 位，物理地址为 20 位。 7、已知cache 命中率 H=0.98，主存存取周期为200ns，且为cache的4倍，则cache-主存的平均（或等效）访问时间为 54ns 。
8、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是 A 。 A） 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B） 扩大主存贮器的容量
C） 扩大CPU中通用寄存器的数量 D） 扩大外存的容量
9、在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是 C 。 A） 增加内存容量 B） 提高内存可靠性 C） 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 D） 增加内存容量，同时加快存取速度
10、在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由______完成地址映射。（A）
A） 操作系统 B） 装入程序 C） 程序员 D） 编译器 11、采用虚拟存储器的目的是______。（B） A） 提高主存储器的存取速度
B） 扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C） 提高外存储器的存取速度 D） 扩大外存储器的存储空间
12、相联存储器是按_____进行寻址的存储器。（C）
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A） 地址指定方式 B） 堆栈存取方式
C） 内容指定方式 D） 地址指定方式与堆栈存取方式结合 13、存储周期是指______。（C）
A） 存储器的读出时间 B） 存储器的写入时间 C） 存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔 D） 存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 14、硬盘工作时，数特别注意避免______。（C）
A） 光线直射 B） 环境卫生不好 C） 强烈震动 D） 噪声 15、解释什么是FAT？ FAT是操作系统对磁盘进行管理时使用的一个线性链表，他存储一个文件在磁盘中占用的存储区域位置，在该表中存储文件后续区域所占用的簇号，又称为文件分配表。 16、磁盘碎块整理的目的是什么？
磁盘使用一段时间后，由于反复的复制、生成和删除文件，使文件在磁盘上的存储位置不连续，导致计算机在读取磁盘数据时，花费的时间就要长一些，直接影响到计算机的运行速度，所以要定期整理磁盘，让每个文件不再破碎，以提高计算机运行速度。 17、在一个Cache存储系统中，主存储器的访问周期、存储容量和单位价格分别为60ns、64MB和10元/MB，Cache的访问周期、存储容量和单位价格分别为10ns、512KB和100元/MB，Cache的命中率为0.98。
(1)计算这个Cache存储系统的等效访问周期、存储容量和单位价格。 (2)计算这个Cache存储系统的访问效率。 解：(1)这个Cache存储系统的等效访问周期：
T＝Tc*H＋Tm（1－H）＝10ns×0.98＋60ns×（1－0.98）＝11ns 等效存储容量： S＝64MB
等效单位价格： C＝（Cc*Sc ＋ Cm*Sm）/Sm ＝（100×0.5＋10×64）/64 ＝10.78(元/MB)
(2)这个Cache存储系统的访问效率：e＝Tc/T＝10/11＝0.91
★18、某双面磁盘，每面有220道，内层磁道周长为70cm，内层位密度400位/cm，转速3000转/分，问：（1）磁盘存储容量是多少？ （2）数据传输率是多少？ （1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500B 每面信息量=3500B×220=770000B 磁盘总容量=770000B×2=1540000B
（2）磁盘数据传输率，也即磁盘的带宽Dr=roN N为每条磁道容量，N=3500B
r为磁盘转速r=3000转/60S=50转/S 所以，Dr=r×N=50/S×3500B=175000B/S
★19、一个磁盘存储器的存储容量为16GB（1GB=230Byte），有8个盘片（16个记录面），每条磁道有512个扇区，每个扇区512个字节，每分钟8000转，定位时间（寻道时间）为4.25ms。 (1)计算这个磁盘存储器的有效数据传输率。 (2)这个磁盘存储器有多少个柱面（磁道）？
(3)这个磁盘存储器的寻址时间（包括定位时间和等待时间）是多少？ 解：(1)这个磁盘存储器的有效数据传输率为：
512Bx512x8000/60＝33.3MB/S 或：512B x 512x 8000/60＝35MB/S (2)这个磁盘存储器的柱面数为： N＝16MB/（512Bx16x512）＝4096 (3)这个磁盘存储器的寻址时间为：
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等待时间为：60/8000/2＝3.75ms
寻址时间为：定位时间＋等待时间＝4.25ms＋3.75ms＝8ms
★20、某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域内径为22cm，外径为33cm，道密度40道/cm，位密度400位/cm，转速2400转/分。试问： ⑴ 共有多少存储面可用？ ⑵ 共有多少个圆柱面？
⑶ 整个磁盘组的总存储容量有多少？ ⑷ 数据传送率是多少？
⑸ 如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一存储面上还是记录在同一圆
柱面上？为什么？ 解：⑴ 6×2-2=10（面），共有10个存储面可用。 ⑵ 40×(33-22)/2=220（道），共有220个圆柱面。 ⑶ 10×22π×400×220=73×106（位） 整个磁盘组的总存储容量73×106位。 ⑷ (22π×400)/(60/2400)=1.1×106（位/秒） =0.138 ×106（字节/秒） 数据传送率0.138 ×106字节/秒
⑸记录在同一圆柱面上。因为这样安排存取速度快。 ★21、现有如下存储芯片：2K×1的ROM；4K×1的RAM；8K×1的ROM。若用它们组成容量为16KB的存储器，前4KB为ROM，后12KB为RAM，地址码采用16位。试问： ⑴ 各种存储芯片分别用多少片？
⑵ 正确选用译码器及门电路，并画出相应的逻辑结构图。 ⑶ 指出有无地址覆盖现象。
解：⑴ 需要4K×1b的RAM芯片：片。；将24片4K×1的RAM先构成3
个4KB的芯片组。
ROM不能使用8K×1的芯片，因为它大于ROM应有的空间。应使用2K×1的ROM
需要2K×1b的ROM芯片：片；将16片2K×1的ROM先构成2个
2KB的芯片组。
⑵地址分配 A15 A14 A13 A12 A11 A10～A0
X X 0 0 0 —— 2KB ROM X X 0 0 1 —— 2KB ROM X X 0 1 ——— 4KB RAM X X 1 0 ——— 4KB RAM X X 1 1 ——— 4KB RAM
⑶有地址覆盖。 ★22、用16M字×8位的存储芯片构成一个64M字×16位的主存储器。要求既能够扩大存储器的容量，又能够缩短存储器的访问周期。 (1)计算需要多少个存储器芯片。
(2)存储器芯片和主存储器的地址长度各需要多少位？
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