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计算机组成原理
1.第一台电子计算机何时何地诞生？英文全称？
1946年2月14日 美国宾夕法尼亚大学
ENIAC：电子数字积分计算机
Electronic（电子的） Numerical（数字的） Integrator（综合者） And Calculator（计算器）
2.冯·诺依曼型计算机组成、思想？
计算机组成：
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
思想：
采用二进制的形式表示数据和指令，将数据和指令事先保存在存储器中，按照顺序执行程序来控制计算机工作运行。
3.现代计算机硬件系统与冯·诺依曼型计算机组成有什么不同？
相同点：
现代计算机仍是冯·诺依曼体系结构。
不同点：组成形式改变很大
（1）逻辑元件组装成电路高度集成，把运算器、控制器集成到一块CPU芯片上。
（2）存储器分为三级：高速缓冲存储器Cache,主存储器(内存)，外部存储器；
其中Cache现在都集成在CPU里，主存由内存条卡实现，外部存储器主要有机械硬盘、固态硬盘等；
（3）输出与输入设备主要有显示器、鼠标、键盘。
显示器有专门显示接口（集成或独立显卡）连接CPU或主存，键盘和鼠标也通过集成接口连接CPU。此外还配置集成网卡和声卡。
（4）USB多种连接接口实现网络与多媒体连接。整个系统采用多级总线结构组成。
4.CPU的性能公式、性能指标，如何评价？
性能公式：
一个程序的CPU时间 （指令周期）＝ 指令数/程序 × CPI × 时钟周期
性能指标：
(1)主频:也就是CPU的时钟频率，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。
(2)外频,CPU的基准频率，CPU的外频决定着整块主板的运行速度。
(3)总线频率直接影响CPU与内存直接数据交换速度。
(4)位和字长
在计算机系统中，数值一律用补码来表示（存储）。
5、相对于原码补码表示有什么好处？
- 可以将符号位和其它位统一处理，减法运算转换成加法运算,简化运算。
- 无正零和负零之分，补码机器0就是真值0。
- 另外，两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。
6.移码与补码在形式上有什么异同？
符号位取反，其他数值位不变。
如： +101 1111 -101 1111
补码为 0101 1111 1010 0001
移码为 1101 1111 0010 0001
7.英文字母的编码是什么？占几个字节？
7位ASCII（美国信息交换标准代码 ），占1个字节。
8.国标码用于表示什么？如何表示与存储？
国标码用于表示汉字，每个汉字占用2个字节，四位十六进制数表示。
在计算机内部,存储时要转换成机内码，转换方法：
34 73 +80 80 = B4 F3
习题：
1、写出十进制数-35的8位补码定点数
X= - 35D = - 10 0011B
[X]原 = 1010 0011B；高位补0，符号位负数为1
[X]反 = 1101 1100B；除符号位，其余各位取反
[X]补 = 1101 1101B；反码+1
补码的存储格式：11011101
2、写出十进制数（-49/64）的8位补码定点数。
（-49/64）D=[- (110001)/(1000000)]B=-(0.1100010)B
真值：-1100010
原码：11100010
补码：10011110
补码的存储格式：10011110
3、写出8位补码(B6)H所对应的定点整数十进制真值。（提示：补码的补码为原码）
补码：(B6)H=（10110110）B
反码：11001001
原码：11001010
真值：（-1001010）B=（-74）D
整数十进制真值为：（-74）D
4、将十进制数(-86/128)D表示成32位的754 标准浮点数。
(-86/128)D=[(-1010110)/(10000000)]B=(-0.1010110)B=-1.01011*2的-1次方
S（符号位）1位：负数为1
E（实际指数）8位：E=e+127=126D=(01111110)B
M（尾数小数部分）23位：01011
【提示：E（实际指数）=e(有偏移指数)+127(偏移值)】
标准浮点数SEM为：1011 1111 0010 1100 0000 0000 0000 0000（一共32位）
5、将32位的754 标准浮点数(C2FC0000)H表示成十进制数。
(C2FC0000)H=（1100 0010 1111 1100 0000 0000 0000 0000)B
S=1
E=(10000101)B=(133)D
M=11111000000000000000000
十进制数=（-1）S次方×（1+M）×2（E-127)次方
=-1×1.11111×2*6次方
=-11111110
=-126D
【提示：为什么1+M？前面的“1”从隐含位而来；e=E-127；】
所以该浮点数十进制为：-126D
9.存储器的功能及主要技术指标
存储器的功能：
存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。
主要技术指标：
（1）存储容量：一个存储器中可以容纳的二进制存储位总数。
（2）存取时间：又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
（3）存储周期：连续两次独立的存储器操作（如连续两次读或写操作）所需间隔的最小时间。
（4）存储器带宽：存储器在单位时间内的数据传输速率。
10.存储器(Memory)为什么要分层？主存、辅存、Cache？
为了解决大容量、高速度、低成本的均衡，所以才将存储系统分为各个层次，
让需要高速度的用贵的存储器，让需要大空间的用便宜的存储器，主要利用了程序局部性原理，大大的提高了主存的效能。
主要两个层次：cache和主存、主存和辅存，其实这两种分层方式都是为了服务于主存从而提高计算机整体的存取速度。
11、三级存储器层次结构
(1)主存(Main Memory)：存储当前需要执行的程序和数据，直接与CPU通信。
(2)外存/辅存(Auxiliary Memory)：提供备份存储,不能与CPU直接通信。如：固态硬盘
(3)Cache(Very-high-speed memory)：用于补偿主存的访问速率与CPU的执行速率之间的差异。
12.SRAM如何存储信息？DRAM如何存储信息？
DRAM利用电容存储信息，DRAM 只能将数据保持很短的时间，为了保持数据，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。
SRAM利用晶体管的状态存储信息，内部基本单元电路是触发器(flip-flops)，只要有电源，就可以长久保存信息。
【DRAM(dynamic random access memory[即动态随机存取存储器])–最为常见的系统内存
SRAM(static random access memory[静态随机存取存储器])】
13.比较SRAM与DRAM
前者使用方便，读写周期较短；
后者功耗小，单个存储芯片存储容量大。
习题：
6、哪种逻辑运算可用来清“0”数据位？
逻辑与(&)用来清“0”数据位；
哪种逻辑运算可以用来置“1”数据位？
逻辑或(|)用来置“1”数据位。
7、ALU是运算器的核心部件，它主要完成什么操作？
ALU主要完成加、减法等算术运算及逻辑与、或、非、异或等逻辑运算功能。
8、说明程序和数据在Cache、主存、辅存中的存储分配
（1）Cache中保存CPU近期最频繁执行的程序和数据；
（2）主存保存将被或正在被CPU执行的程序和数据，包括Cache中的部分；
（3）那些不被CPU执行的程序和数据保存在辅存中(当然主存中的程序和数据也在辅存中)。
9、上述三个存储器以谁为中心？
以主存为中心。
14、比较RAM与ROM的异同
相同点：
访问方式相同，都是随机访问。
不同点：
RAM是可读可写的存储器芯片，ROM是只读(不写)的存储器芯片；
RAM是易失的,断电其存储的信息就失去了；ROM是非易失的，断电后再次上电，存储的信息不会改变；
RAM存放大部分程序和可以修改的数据；ROM存储永久性驻留的程序及随计算机出厂就固定的参数。
15、bootstrap loader是什么程序？存储在什么存储芯片中？
bootstrap loader是引导装载程序；是上电后首先执行的程序；存储在ROM中。
以PC机为例说明它在计算机中起什么作用？
PC机中称之为BIOS，开机的执行，由它来将磁盘上的操作系统引导程序装载RAM主存的固定位置，然后将控制权转交给操作系统引导程序，完成操作系统的引导。
