1.12 概述

⭐ 分值分布与复习优先级（按字幕思路）

从历次考试的统计经验看（只作为复习优先级参考）：

• 输出技术（I/O）：分值不大，但几乎每次都会考到
• 数据表示：考点分散，但也几乎每次都会覆盖到
• CPU 组成：考得较频繁（寄存器功能辨析）
• 存储系统：本章核心，常见 1-3 分（Cache/主存编址等）
• 校验码：其中 海明码几乎每年考（校验位个数/位置/纠错）
• 流水线技术：常考执行时间/吞吐率等计算
• 可靠性/性能指标：不一定每次都考，但出现时一般 1-3 分，且可能给到计算题

🎯 本章知识框架（按软设上午题常见顺序）

1. 数据表示
   • 进制与进制转换（位权展开/短除法/分组转换）
   • 码制（原码/反码/补码/移码）与表示范围
   • 浮点数（阶码/尾数、范围/精度、对阶逻辑）
   • 逻辑/位运算（优先级、短路、掩码）
2. 校验码
   • 奇偶校验（只能检错，且有局限）
   • CRC（模2除法，检错强，一般不纠错）
   • 海明码（公式/位置/找规律，既可检错也可纠错）
3. CPU 与指令系统
   • CPU 子部件（PC/IR/ALU/AC 等）
   • 寻址方式（立即/直接/间接/寄存器/寄存器间接）
   • CISC vs RISC（多维度对比）
   • 流水线（周期/执行时间/吞吐率）
4. 存储系统
   • 层次化存储（速度/容量/成本；局部性）
   • Cache（命中率、平均存取时间、映射方式）
   • 主存编址（地址范围、容量换算、芯片拼装）
5. I/O 与总线
   • 查询/中断/DMA（CPU参与程度与效率）
   • 总线特点（分时双工）与分类（DB/AB/CB）

⭐ 高频考点清单（背到能秒选）

• 补码范围：-2(N-1) ~ 2(N-1)-1
• 定点小数补码范围：-1 ~ 1-2( -(N-1) )
• 浮点数：阶码决定范围，尾数决定精度；加减先对阶（小数向大数看齐）
• 短路：&& 左假不算右；|| 左真不算右
• 海明码校验位：2r >= m+r+1，位置：1/2/4/8/...
• Cache 平均时间：Tavg = h*Tc + (1-h)*Tm
• Cache 映射：直接（冲突高、简单）/全相联（冲突低、复杂）/组相联（折中）
• 主存编址：单元数=Amax-Amin+1；按字节编址时=字节数
• DMA：传输过程 CPU 不参与；总线周期结束才让出总线

🧠 本章常见易错点

• == vs =；逻辑运算 vs 位运算
• 直接寻址 vs 立即寻址
• PC（下一条指令地址） vs IR（当前指令内容）
• 十六进制地址范围忘记 +1

🧪 本章自测（按难度）

简单（3题）

单选

N 位补码（含符号位）表示定点整数的范围是：

A-(2^(N-1)-1) ~ 2^(N-1)-1B-2^(N-1) ~ 2^(N-1)-1C-2^N ~ 2^N-1D-2^(N-1) ~ 2^(N-1)

单选

存放“下一条将要执行的指令地址”的寄存器是：

APCBIRCARDDR

单选

海明码中校验位的典型插入位置是：

A3、6、9...B2、3、5、7...C1、2、4、8、16...D校验位都放在末尾

中级（3题）

填空

Cache 访问时间 1ms，主存访问时间 51ms，命中率 80%。平均存取时间约为：

单选

在 I/O 控制方式中，数据传输过程中通常不需要 CPU 执行搬运指令的是：

A程序查询B中断C无条件传送DDMA

单选

指令的地址字段中直接给出“操作数本身”的寻址方式是：

A立即寻址B直接寻址C间接寻址D寄存器间接寻址

困难（1题）

单选

指令流水线 3 段耗时分别为 3Δt、2Δt、4Δt，采用理论公式执行 5 条指令，总执行时间为：

A21ΔtB25ΔtC29ΔtD45Δt