計算機組成原理復(fù)習(xí)

復(fù)習(xí)課計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!教學(xué)目標(biāo)掌握第1章計算機系統(tǒng)概論知識點掌握第3章系統(tǒng)總線知識點掌握第4章存儲器知識點掌握第5章輸入輸出系統(tǒng)知識點掌握第6章計算機的運算方法知識點掌握第7章指令系統(tǒng)知識點計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!期末考試題型選擇題（10小題1.5分）15分名詞解釋（5小題3分）15分簡答題（6小題5分）30分計算題（4小題7分）28分設(shè)計題（2小題12分，選做1題）20分計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)高級語言虛擬機器M3匯編語言虛擬機器M2操作系統(tǒng)虛擬機器機器語言實際機器M1微指令系統(tǒng)微程序機器M0第1章計算機系統(tǒng)概論計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!總線的基本概念為什么要用總線什么是總線是連接各個部件的信息傳輸線是各個部件共享的傳輸介質(zhì)總線的分類片內(nèi)總線系統(tǒng)總線通信總線第3章系統(tǒng)總線總線的性能指標(biāo)總線寬度數(shù)據(jù)線的根數(shù)總線帶寬每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MBps）計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!總線控制通信控制目的解決通信雙方協(xié)調(diào)配合問題總線通信的四種方式通信雙方由統(tǒng)一時標(biāo)控制數(shù)據(jù)傳送充分挖掘系統(tǒng)總線每個瞬間的潛力同步通信*

異步通信*半同步通信分離式通信采用應(yīng)答方式，沒有公共時鐘標(biāo)準同步、異步結(jié)合第3章系統(tǒng)總線計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!存儲器的層次結(jié)構(gòu)存儲器三個主要特性的關(guān)系第4章存儲器高低小大快慢輔存寄存器緩存主存磁盤光盤磁帶光盤磁帶速度容量價格位／CPUCPU主機計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!主存儲器概述主存的基本組成第4章存儲器存儲體驅(qū)動器譯碼器MAR控制電路讀寫電路MDR....................地址總線數(shù)據(jù)總線讀寫計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!主存儲器概述主存的技術(shù)指標(biāo)存儲容量存儲速度存取時間存儲周期存儲器的帶寬第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!存儲器容量的擴展位擴展（增加存儲字長）DD????D0479AA0???21142114CSWE用2片1K×4位存儲芯片組成1K×8位的存儲器第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!存儲器與CPU的連接主存和CPU的聯(lián)系MDRMARCPU主存讀數(shù)據(jù)總線地址總線寫第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!海明碼編碼（發(fā)現(xiàn)兩位錯或糾正一位錯的編碼）L=3第4章存儲器L1=D+C(D≥C)計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!Cache的基本結(jié)構(gòu)第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!Cache的命中率與效率CPU欲訪問的信息在Cache中的比率Cache–主存系統(tǒng)的效率設(shè)Cache命中率為h，訪問Cache的時間為tc，訪問主存的時間為tm則有：第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!Cache–主存的地址映射全相聯(lián)映射字塊2m－1字塊2c－1字塊1

字塊0……字塊2c－1字塊1字塊0…標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記主存字塊標(biāo)記

字塊內(nèi)地址主存地址m=t+c

位b位m

=

t+cCache存儲器主存儲器

字塊0第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!輸入輸出系統(tǒng)的組成I/O軟件I/O指令CPU指令的一部分通道指令通道自身的指令I(lǐng)/O硬件I/O接口I/O設(shè)備I/O與主機信息傳送的控制方式程序查詢方式程序中斷方式直接存儲器存取方式DMAI/O通道方式I/O處理機方式第5章輸入輸出系統(tǒng)計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!I/O中斷處理過程中斷請求中斷判優(yōu)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回保護現(xiàn)場中斷服務(wù)恢復(fù)現(xiàn)場INTA中斷向量地址INTR調(diào)用中斷服務(wù)程序和調(diào)用子程序有何區(qū)別？計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!真值與機器數(shù)真值X=-0.11111機器數(shù)原碼X=1.11111補碼X=1.00001反碼X=1.00000移碼X=0.00001轉(zhuǎn)換第6章計算機的運算方法計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!定點與浮點表示定點表示第6章計算機的運算方法Sf

S1S2

Sn…數(shù)符數(shù)值部分小數(shù)點位置Sf

S1S2

Sn…數(shù)符數(shù)值部分小數(shù)點位置或小數(shù)點按約定方式標(biāo)出計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!定點與浮點表示第6章計算機的運算方法Sf代表浮點數(shù)的符號n其位數(shù)反映浮點數(shù)的精度m其位數(shù)反映浮點數(shù)的表示范圍j階碼：整數(shù)S尾數(shù)：小數(shù)jf和m共同表示小數(shù)點的實際位置jf

j1

j2

jm

Sf

S1S2

Sn

……j

階碼S

尾數(shù)階符數(shù)符階碼的數(shù)值部分尾數(shù)的數(shù)值部分計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!定點運算加減法運算加法[A]補+[B]補=[A+B]補減法[A–B]補=[A+(–B)]補=[A]補+[–B]補溢出(雙符號位變形補碼)第6章計算機的運算方法計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!浮點運算浮點加減運算對階尾數(shù)求和規(guī)格化舍入溢出例題P2726.30第6章計算機的運算方法計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!擴展操作碼技術(shù)第7章指令系統(tǒng)OPA1A2A3000000011110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…4位操作碼8位操作碼12位操作碼16位操作碼最多15條二地址指令最多15條一地址指令16條零地址指令典型例題7.1計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!一條雙字長的取數(shù)指令（LDA）存于存儲器的100和101單元，其中個字為操作碼和尋址特征M，第二個字為形式地址?；芳拇嫫鞯膬?nèi)容為100，存儲器各單元的內(nèi)容如下圖所示。寫出下列尋址方式中，取數(shù)指令執(zhí)行結(jié)束后，累加器ACC的內(nèi)容。立即尋址直接尋址間接尋址基址尋址400800計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!計算機系統(tǒng)組成由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成計算機系統(tǒng)計算機的實體，由看的見摸的著的各種電子元器件組成如主機、外設(shè)等硬件軟件第1章計算機系統(tǒng)概論計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!馮·諾依曼計算機的特點1945年，數(shù)學(xué)家馮·諾依曼(vonNeumann)在研究EDVAC機時提出了“存儲程序”的概念計算機由五大部件組成指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲器指令和數(shù)據(jù)用二進制表示指令由操作碼和地址碼組成指令在存儲器內(nèi)順序存放以運算器為中心指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計算機如何區(qū)分它們？第1章計算機系統(tǒng)概論計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!總線控制主要包括兩部件：判優(yōu)控制通信控制主設(shè)備(模塊)：對總線有控制權(quán)從設(shè)備(模塊)：響應(yīng)從主設(shè)備發(fā)來的總線命令總線判優(yōu)控制分布式集中式計數(shù)器定時查詢獨立請求方式鏈式查詢第3章系統(tǒng)總線計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!存儲器分類第4章存儲器磁盤磁帶光盤高速緩沖存儲器（Cache）FlashMemory存儲器主存儲器輔助存儲器MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM靜態(tài)RAM動態(tài)RAM計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!存儲器的層次結(jié)構(gòu)緩存----主存層次和主存----輔存層次第4章存儲器緩存CPU主存輔存緩存主存輔存主存10ns20ns200nsms（解決速度不匹配）（解決存儲系統(tǒng)容量不足）虛擬存儲器虛地址邏輯地址實地址物理地址主存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!主存儲器概述主存中存儲單元地址的分配尋址范圍地址線一個16K×32位的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是?第4章存儲器高位字節(jié)地址為字地址低位字節(jié)地址為字地址字地址字節(jié)地址11109876543210840字節(jié)地址字地址452301420計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!隨機存取存儲器(RAM)靜態(tài)RAM(SRAM)動態(tài)RAM(DRAM)為什么要刷新刷新方式（集中刷新、分散刷新、異步刷新）第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!存儲器容量的擴展字擴展（增加存儲字的數(shù)量）用2片1K×8位存儲芯片組成2K×8位的存儲器CS0A101K×

8位1K×

8位D7D0?????????????????WEA1A0???A91CS1第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!存儲器與CPU的連接連接控制地址線的連接數(shù)據(jù)線的連接讀/寫線的連接片選線的連接合理選用芯片其他時序、負載典型例題例4.1P94習(xí)題4.15P151第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!高速緩沖存儲器概述程序訪問的局部性原理緩存CPU主存容量小速度高容量大速度低程序正在執(zhí)行的程序?qū)⒁獔?zhí)行的第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!主存和緩存的編址主存和緩存按塊存儲塊的大小相同~~~~……主存塊號主存儲器012m－1字塊0字塊1字塊M－1主存塊號塊內(nèi)地址m位b位n位M塊B個字緩存塊號塊內(nèi)地址c位b位C塊B個字~~~~……字塊0字塊1字塊C－1012c－1標(biāo)記Cache緩存塊號第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!Cache–主存的地址映射直接映射

字塊2m－1

字塊2c+1

字塊2c+1－1

字塊2c

+1

字塊2c

字塊2c－1

字塊1字塊0………主存儲體字塊1

標(biāo)記字塊0

標(biāo)記字塊2c－1標(biāo)記Cache存儲體t位012c－1…字塊字塊地址主存字塊標(biāo)記t位c

位b

位主存地址比較器（t位）=≠不命中有效位=1？*m位Cache內(nèi)地址否是命中

字塊2c+1

字塊2c字塊0字塊0第4章存儲器計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!Cache–主存的地址映射組相聯(lián)映射典型例題：例4.9例4.11第4章存儲器字塊2m－1字塊2c-r+1

字塊2c-r+

1字塊2c-r字塊2c-r

－

字塊1字塊0………字塊3標(biāo)記字塊1標(biāo)記字塊2c－1標(biāo)記字塊2標(biāo)記字塊0標(biāo)記字塊2c－2標(biāo)記…………字塊內(nèi)地址組地址主存字塊標(biāo)記s=t+r位q=

c－r位b位組012c-r－1主存地址Cache主存儲器m位共Q組，每組內(nèi)兩塊（r=1)1計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!I/O接口的基本組成第5章輸入輸出系統(tǒng)命令寄存器和命令譯碼器設(shè)備選擇電路設(shè)備狀態(tài)標(biāo)記數(shù)據(jù)緩沖寄存器DBR控制邏輯電路I/O接口外部設(shè)備數(shù)據(jù)線命令狀態(tài)數(shù)據(jù)線命令線狀態(tài)線CPU地址線計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!DMA方式DMA和程序中斷兩種方式的數(shù)據(jù)通路CPU主存ACC中斷接口DMA接口I/O設(shè)備中斷方式數(shù)據(jù)傳送通路輸入指令輸出指令DMA方式數(shù)據(jù)傳送通路周期挪用計算機組成原理復(fù)習(xí)共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!真值與機器數(shù)第6章計算機的運算方法000000000000000100000010…011111111000000010000001111111011111111011111111…128129-0-1-128-127-127-126二進制代碼無符號數(shù)對應(yīng)的真值原碼對應(yīng)的真值補碼對應(yīng)的真值反碼對應(yīng)的真值012127…253254255…-125-126-127…-3-2-1…-2-1-0…+0+1+2+127…+0+1+2+127…+0+1+2+127…FFH分別表示為原