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《计算机组成原理与汇编语言程序设计》复习指南

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  • 日期: 2013-09-20
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标签: 计算计算机组成原理汇编语言

《计算机组成原理与汇编语言程序设计》复习指南俸远祯  徐洁 为了帮助同学们复习,本文首先阐明本课程的教学目标与考核说明,这是总复习的指导思想。在重点与难点的剖析中,则首先突出需熟练掌握的部分,然后再讨论一些需掌握、理解的概念和方法,其间插入一些典型题例。由于汇编语言程序设计有其自身的体系和特点,我们将它作为专门的一节讨论。一、 教学目标与考核要求    本课程的教学目标是:在学完本课后能建立起整机概念,它可分为两级: (1) CPU级,它包含三个方面:CPU基本组成、指令流程、汇编语言级程序设计方法。(2) 系统级,它包含两个方面:如何通过系统总线与接口将CPU、主存、I/O设备(含外存)连接成整机,对输入/输出的三种基本控制机制。     相应地,考核也将紧紧围绕这一基本教学目标。一套规范的试卷应能体现出与整机概念相关的核心内容,如:CPU如何执行程序(指令流程),如何组成一个半导体存储器,总线与接口的基本组成,中断方式的定义、特点、应用、过程,DMA方式的定义、特点、应用、过程,同步控制与异步控制,阅读、分析程序段,用常用汇编语句编写程序段(教材例题和录像教学中使用的汇编语句基本上就属于常用的)等。    教材在每章开头的“学习目标”中,分别用几种层次表明考核要求:①熟练掌握,这是重之重、必考内容,可能占有较大比重。②掌握。③理解。属于“了解”的内容一般不直接考核,即或涉及到一些,其比重也很小。    试题类型大致分为:①单项选择题②多项选择题③改错题(原题均有错)。在这三种试题中都给出一些似是而非的提法或结论,要求考生能正确理解有关概念,能选择或给出正确的结论。注意,对改错题的改正并不是将原来的提法简单地颠倒就行的,也不要偏离题意。④简答题,要求正面回答、阐述。有时也要求对可比性概念进行比较分析,例如同步控制与异步控制、组合逻辑控制与微程序控制、中断与DMA等。⑤分析题,如阅读一段用汇编语言书写的程序段,然后回答问题。⑥设计题,如拟定指令流程、设计半导体存储器、编写程序段等。设计题通常是重点所在,请大家务必注意,本文也将重点分析。二、 需熟练掌握的内容    教材在三处采用了“熟练掌握”的提法:CPU基本组成与指令流程,用存储芯片构成某一容量的存储器,中断方式与DMA方式。这些知识点涉及到建立整机概念的核心问题:CPU如何执行指令,计算机如何存储信息,如何控制输入/输出。1.CPU基本组成    教材3.3.1节给出了一种简化的CPU内部组成模型,它是拟定指令流程的基础,大家应该记住它。在理解它的组成时需要抓住几点:(1) ALU部件,以及它的输入与输出方式。(2) 用于运算的一组寄存器R0~R3及暂存器C、D、Z。(3) 用于控制的一组寄存器:指令寄存器IR,程序计数器PC,程序状态字寄存器PSW。(4) 与访存相关的一组寄存器:存储器地址寄存器MAR,存储器数据寄存器MDR,堆栈指针SP。(5) 内部总线的连接方式,如何向它发送信息,它又如何输出信息。(6) CPU如何通过系统总线与主存、I/O设备相连接。2.拟定指令流程    指令流程体现了计算机工作原理中一个核心内容:CPU究竟怎样执行程序指令?大家务必要熟练掌握。考核方式一般是给出一条特定的指令,以模型机CPU内部组成为背景,用寄存器传送级语句描述其读取与执行流程。关键是要熟练掌握几种基本寻址方式的实现过程,分清谁是源地址、谁是目的地址,操作码是什么。设计题:拟出指令MOV-(SP),x(R0)的读取与执行流程。PC→MAR  取指令地址M→MDR→IR,PC+1→PC  取指令PC→MARM→MDR→D,PC+1→PC  取形式地址D+R0→Z 变址计算Z→MAR 送有效地址M→MDR→C 读源操作数SP-1→ZZ→MAR、SP 修改栈顶地址C→MDRMDR→M   压栈    本题的操作码MOV是一条传送指令,意味着从源地址读取一个操作数,送入目的地。按模型机指令格式,源寻址方式助记符x(R0)表明是采用变址方式,即:从紧跟现行指令的下一个存储单元中读取形式地址,送入暂存器D;变址寄存器R0的内容(变址量)与形式地址相加,获得有效地址,暂存在Z中;再按该有效地址从主存中读取源操作数,送入暂存器C。目的地寻址方式助记符-(SP)表明采用堆栈寻址方式,将源操作数压入堆栈;先修改堆栈指针SP,使它指向新栈顶(待存的空单元)。最后,将暂存于C中的源操作数经MDR送入主存(即压入堆栈)。    采用了两种相对复杂一些的寻址方式,常用的寻址方式还有:寄存器寻址方式R、寄存器间址方式(R),自减型寄存器间址方式-(R),自增型寄存器间址(R)+,直接寻址方式DI等,大家务必要掌握。3.存储器设计    CPU加上主存,习惯上称为主机。在构建某个计算机应用系统中,常需自行设计半导体存储器,即用若干存储芯片构造一定容量的存储器。所以这是必须熟练掌握的核心内容。设计题:用1K×4/片的存储芯片构成一个4KB存储器,地址总线A15~A0(低),数据总线D7~D0(低),R/W控制读写。请画出芯片级逻辑框图,注明各信号线,写出片选逻辑式。    教材已经完整地讲解了设计方法与设计过程,本文在这里仅强调一些需要注意的地方。若本题的题分为10分,则评分标准往往是:芯片数量及其组合1分;芯片地址是哪几位,3分;片选逻辑,4分;数据线1分;读写控制1分。在完成设计并画出逻辑图后,应当从上述几方面检查一下。存储器逻辑的核心是寻址逻辑,因此芯片地址、片选逻辑这两项在评分标准中占有主要份量。为此需要掌握存储容量与相应地址位数之间的对应关系:1K容量需要10位地址,2K容量需要11位地址……。本题的地址分配关系如下:不用片选芯片地址 A15

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