(一)计算机系统概论主要内容

本章重点：要求读者掌握一个较细化的计算机组成框图，本章的难点是计算机如何区分同样以0、1代码的形式存在存储器中的指令和数据。

重要概念

1. 计算机系统及计算机系统的层次结构;

2. 硬件、计算机、主机、CPU、主存、辅存、外部设备;

3. 软件、系统软件、应用软件;

4. 高级语言、汇编语言、机器语言;

5. 计算机组成和计算机体系结构;

6. 存储单元、存储元件、存储基元、存储字、存储字长、存储容量;

7. 机器字长、指令字长、存储字长;

8. 下列英文缩写的含义：

CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、M.M、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。

(二)计算机的发展及应用主要内容

本章重点要求学生了解计算机的产生、发展、应用的简要历史。

计算机的发展

1.第一代计算机(1946年~1957年)

2.第二代计算机(1958年~1964年)

3.第三代计算机(1965年~1971年)

4.第四代计算机(1971年至今)

计算机的分类及应用

1.计算机的分类

按信息的形式可分为数字计算机和模拟计算机。按计算机在系统中所处的地位可分为实时控制计算机和分时控制计算机。按机器的通用程度可分为通用计算机和专用计算机。

2.计算机的应用

科学计算与数据处理;

工业控制和实时控制;

网络技术;

虚拟现实;

办公自动化和管理信息系统;

CAD/CAM/CIMS;

多媒体技术。

(三)系统总线主要内容

学习本章应重点掌握：

1. 有关总线的基本概念。

2. 如何克服总线的瓶颈。

3. 如何对总线进行管理，包括判优控制和通信控制。

本章的难点是总线的通信控制，既要解决通信双方如何获知传输的开始和结束，又要使

通信双方按规定的协议互相协调配合来完成通信任务。

(四)存储器主要内容

学习本章应重点掌握：

1.存储系统层次结构的概念，了解Cache-主存和主存-辅存层次的作用，以及程序访问的局部性原理与存储系统层次结构的关系。

2.各类存储器(主存、Cache、磁表面存储器)的工作原理及技术指标。

3.半导体存储芯片的外特性以及与CPU的连接。

4.如何提高访存速度。

本章的难点包括：

1.由于不同的存储芯片其基本单元电路是不同的，学习时不必死记硬背其具体电路，应从本质上理解其读写原理，从而提高对硬件电路的“读图”能力和分析能力。

2.在设计存储芯片与CPU连接电路时，关键在于存储芯片选片逻辑的确定。要求学生必须综合应用以前学过的电路知识，结合存储芯片的外特性，合理选用各种芯片，准确画出存储芯片与CPU的连接图。

3.不同的Cache-主存地址映象，直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。

(五)输入输出系统主要内容

本章重点要求掌握主机与I/O交换信息的三种控制方式(程序查询、程序中断和DMA)，以及它们各自所需的硬件及软件支持。

本章的难点包括：

1.处理I/O中断的各类软、硬件技术的运用。

2.DMA与主存交换数据的三种方法各自的特点。

3.周期窃取的含义。

4.CPU响应中断请求和DMA请求的时间。

(六)计算机的运算方法主要内容

学习本章应重点掌握：

1.机器数与真值的区别。

2.计算机中如何表示数的符号。如何表示“小数点”。

3.各种机器数(原码、补码、反码、移码)的应用场合及其它们与真值的相互转换。

4.当机器字长确定以后，对应定点机和浮点机中各种机器数的表示范围。

5.移位运算在计算机中的特殊作用，以及不同机器数的移位规则。

6.定点补码加、减、乘(Booth算法)、除运算和原码乘除运算。

7.浮点补码加减运算。

8.如何提高运算器的速度。

9.快速进位链的设计。

本章的难点包括：

1.由于±0的补码表示形式相同，故在机器字长相同的条件下，补码比原码和反码能多表示一个负数。

2.区分浮点数和补码表示的浮点规格化数这两个不同的概念，前者指的是真值，后者指的是机器数。由于补码规格化数的特殊约定，两者表示的数其范围是不同的。

3.在定点机和浮点机中，如何判断运算结果溢出。

4.原码和补码乘除法运算其根本区别是对符号位的处理。原码乘除法，结果的符号均和数值部分的运算分开进行;而补码乘除法，结果的符号是在数值部分的运算过程中自然形成的。

5.由于不同的机器数运算规则不同，造成运算器的硬件组成也不同(包括寄存器的位数，全加器输入端的控制电路等)。

6.区别[-x]和[-x*](x*是真值x的绝对值)。

7.浮点数的阶码采用移码运算时，其阶码运算规则和溢出判断规则与补码运算是不同的。

(七)指令系统主要内容

学习本章应重点掌握：

1. 指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方式等方面。

2. 机器指令的一般格式以及指令字中各字段的作用。

3. 不同的地址格式对访存次数、寻址范围的影响。

4. 不同的寻址方式对操作数的寻址范围、所需的硬件支持、信息加工流程以及编程的影响。

5. RISC的主要特点及其与CISC的区别。

本章的难点包括：

1. 掌握设计指令格式的方法，学会根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位数及其含义。

2. 扩展操作码技术的运用。

3. 当指令字长不等于存储字长时，应格外注意各种寻址方式和地址格式的运用。

4. 在可按字节和字寻址的存储器中，不同的机器，其数据的存放方式是不同的。

5. 数据“边界对准”方式和“边界不对准”方式对访存操作的影响。

(八)CPU的结构和功能主要内容

学习本章应重点掌握：

1. CPU的功能和硬件组成。

2. CPU工作周期和指令周期的概念。

3. 一个完整的指令周期中的信息流程。

4. 如何提高控制器的处理能力。

5. 中断系统需要解决的问题及实施方案。

本章的难点是掌握各种中断技术。由于本章突出解决各种中断的共性问题，因此与第五章I/O中断相比，能更全面地体现中断系统在CPU中的重要地位和作用。建议结合第五章学习中断系统，这样更有利于建立整机概念。

(九)控制单元的功能主要内容

学习本章应重点掌握：

1. 对应不同的指令，控制单元应发出哪些不同的操作命令。

2. 控制单元在不同指令的取指、间址和中断周期中，发出哪些相同的操作命令。

3. 多级时序系统的作用。

4. 控制单元的控制方式。

本章的难点是：

1. 指令周期、机器周期、时钟周期与操作命令的关系。

2. 中央控制和局部控制相结合的同步控制方式。

不同结构的计算机(总线结构和非总线结构)控制信号的特点。

(十)控制单元的设计主要内容

学习本章应重点掌握：

1.结合时序系统的概念，对不同指令相应的微操作命令安排节拍。

2.组合逻辑控制单元的设计思想、设计步骤、硬件组成及其工作原理。

3.微程序控制单元的设计思想、设计步骤、硬件组成及其工作原理。

4.比较两种控制单元微操作命令节拍安排的区别。

本章的难点包括：

1.微指令的控制方式(编码方式)及后继微指令地址的形成方式。

2.确定微指令格式，编写微指令的码点。