高考综合题解析：计算机组成原理的常见考点归纳

一、计算机系统基础

1. 冯·诺依曼体系结构

五大核心部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

存储程序：程序与数据统一存储在内存中，按顺序执行指令，由程序计数器（PC）控制执行流程。

以运算器为中心的特征：输入/输出设备与存储器的数据传输需经过运算器。

2. 计算机性能指标

主频、CPI（每条指令周期数）、MIPS（每秒百万指令数）、存储容量、总线带宽等。

机器字长：CPU一次能处理的二进制位数，影响运算精度。

二、数据表示与运算

1. 数制转换与编码

二进制、十进制、八进制、十六进制的相互转换（如8421码、余3码）。

补码与原码的转换：负数补码为原码取反加1，符号位不变。

浮点数（IEEE 754标准）：单精度（32位）和双精度（64位）的阶码、尾数表示与范围计算。

2. 运算与溢出判断

补码加减法：符号位参与运算，溢出判断方法（双符号位法：结果符号为01或10时溢出）。

定点数运算：原码乘法（符号位异或，绝对值相乘）。

规格化浮点数：尾数最高位必须为有效数字（如二进制下尾数≥0.5）。

三、存储系统

1. 主存储器

容量计算：地址线数量（如16K×8位存储器需14条地址线）。

存储扩展：字扩展（增加存储单元）、位扩展（增加数据位数）、字位扩展。

RAM类型：静态RAM（触发器实现）与动态RAM（电容实现）。

2. Cache与虚拟存储器

Cache命中率：计算公式为 ( h = frac{

ext{命中次数}}{

ext{总访问次数}} )，影响因素包括程序局部性、块大小等。

地址映射方式：直接映射、全相联映射、组相联映射。

四、指令系统与中央处理器（CPU）

1. 指令格式与寻址方式

指令结构：操作码 + 地址码，地址码包含寻址方式（如立即寻址、寄存器间接寻址）。

基址寻址与变址寻址：基址寄存器用于程序定位，变址寄存器用于数组访问。

2. CPU组成与控制

寄存器作用：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、累加器（ACC）等。

微程序控制：微指令格式（操作控制字段 + 下址字段）、微程序执行流程。

五、总线与I/O系统

1. 总线结构与仲裁

总线类型：内部总线（CPU内部）、系统总线（CPU与主存）、I/O总线（外围设备）。

总线仲裁方式：集中式（链式查询、计数器定时查询、独立请求）与分布式。

2. I/O数据传输

程序查询与中断控制：中断处理流程（请求→响应→处理→返回）。

DMA方式：直接存储器访问，传输数据时不经过CPU。

六、综合应用题高频考点

1. 计算类题目

存储器容量扩展设计（如用16K×1位芯片扩展为64K×8位存储器）。

磁盘性能计算：数据传输率 = 每磁道容量 × 转速，寻道时间与旋转延迟计算。

2. 分析类题目

指令执行流程：取指→译码→执行→访存→写回，结合数据通路图分析。

微程序入口地址形成：操作码与微程序地址的映射关系。

真题规律与备考建议

1. 历年真题重点

如2015年题43(3)考察三态门，2022年题16复现2018年比较器设计，需重视重复知识点。

浮点数转换、Cache命中率分析、总线带宽计算等题型频繁出现。

2. 复习策略

优先掌握高频考点（如补码运算、存储扩展、指令寻址），结合真题练习强化解题思路。

注意理论结合实践，例如通过数据通路图理解CPU工作原理。

以上内容综合了计算机组成原理的核心知识点和高考真题高频考点，建议结合具体例题和模拟题进行针对性训练。