计算机组成原理复习(09级计算机系).ppt

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1、复习课,教学目标,掌握第1章计算机系统概论知识点掌握第3章系统总线知识点掌握第4章存储器知识点掌握第5章输入输出系统知识点掌握第6章计算机的运算方法知识点掌握第7章指令系统知识点,期末考试题型,选择题（10小题 1.5分）15分名词解释（5小题 3分）15分简答题（6小题 5分）30分计算题（4小题 7分）28分设计题（2小题 12分，选做1题）20分,计算机系统组成,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成,计算机系统,计算机的实体，由看的见摸的着的各种电子元器件组成如主机、外设等,硬件,软件,第1章 计算机系统概论,计算机系统的层次结构,第1章 计算机系统概论,冯诺依曼计算机的特点,19

2、45年，数学家冯诺依曼(von Neumann)在研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念计算机由五大部件组成指令和数据以同等地位存于存储器指令和数据用二进制表示指令由操作码和地址码组成指令在存储器内顺序存放以运算器为中心指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？,第1章 计算机系统概论,总线的基本概念,为什么要用总线什么是总线是连接各个部件的信息传输线是各个部件共享的传输介质总线的分类 片内总线系统总线通信总线,第3章 系统总线,总线的性能指标总线宽度 数据线的根数总线带宽 每秒传输的最大字节数（MBps）,总线控制,主要包括两部件：判优控制 通信控制主设备(模块)：对总线有 控制权从

3、设备(模块)：响应从主设备发来的总线命令,总线判优控制,分布式,集中式,计数器定时查询,独立请求方式,链式查询,第3章 系统总线,总线控制,通信控制目的解决通信双方协调配合问题总线通信的四种方式,通信双方由 统一时标 控制数据传送,充分 挖掘 系统 总线每个瞬间 的 潜力,同步通信*,异步通信*,半同步通信,分离式通信,采用 应答方式，没有公共时钟标准,同步、异步结合,第3章 系统总线,存储器分类,第4章 存储器,磁盘 磁带 光盘,高速缓冲存储器（Cache）,Flash Memory,存储器,主存储器,辅助存储器,RAM,ROM,存储器的层次结构,存储器三个主要特性的关系,第4章 存储器,高

4、,小,快,存储器的层次结构,缓存-主存层次和主存-辅存层次,第4章 存储器,（解决速度不匹配）,（解决存储系统容量不足）,虚拟存储器,虚地址,逻辑地址,实地址,物理地址,主存储器,主存储器概述,主存的基本组成,第4章 存储器,主存储器概述,主存中存储单元地址的分配寻址范围 地址线一个16K32 位的存储器，其地址线和数据线的总和是?,第4章 存储器,高位字节 地址为字地址,低位字节 地址为字地址,主存储器概述,主存的技术指标存储容量存储速度 存取时间 存储周期存储器的带宽,第4章 存储器,随机存取存储器(RAM),静态 RAM(SRAM)动态 RAM(DRAM)为什么要刷新刷新方式（集中刷新、

5、分散刷新、异步刷新）,第4章 存储器,存储器容量的扩展,位扩展（增加存储字长）,用 2片1K4位存储芯片组成1K 8位 的存储器,第4章 存储器,存储器容量的扩展,字扩展（增加存储字的数量）,用 2片 1K 8位 存储芯片组成 2K 8位 的存储器,第4章 存储器,存储器与 CPU 的连接,主存和 CPU 的联系,第4章 存储器,存储器与 CPU 的连接,连接控制地址线的连接数据线的连接读/写线的连接片选线的连接合理选用芯片其他 时序、负载,典型例题例4.1 P94习题4.15 P151,第4章 存储器,海明码,编码（发现两位错或纠正一位错的编码）L=3,第4章 存储器,高速缓冲存储器概述,程

6、序访问的局部性原理,容量小速度高,容量大速度低,程序正在执行的,程序将要执行的,第4章 存储器,Cache 的基本结构,第4章 存储器,主存和缓存的编址,主存和缓存按块存储 块的大小相同,第4章 存储器,Cache 的命中率与效率,CPU 欲访问的信息在 Cache 中的比率Cache 主存系统的效率设 Cache 命中率 为 h，访问 Cache 的时间为 tc，访问 主存 的时间为 tm则有：,第4章 存储器,Cache主存的地址映射,直接映射,第4章 存储器,Cache主存的地址映射,全相联映射,第4章 存储器,Cache主存的地址映射,组相联映射典型例题：例4.9 例4.11,第4章

7、存储器,输入输出系统的组成,I/O 软件I/O 指令 CPU 指令的一部分通道指令 通道自身的指令I/O 硬件I/O接口 I/O设备I/O 与主机信息传送的控制方式程序查询方式 程序中断方式 直接存储器存取方式DMAI/O通道方式 I/O处理机方式,第5章 输入输出系统,I/O 接口的基本组成,第5章 输入输出系统,I/O 中断处理过程,中断请求中断判优中断响应中断服务中断返回,保护现场中断服务恢复现场,INTA中断向量地址,INTR,调用中断服务程序和调用子程序有何区别？,DMA 方式,DMA 和程序中断两种方式的数据通路,周期挪用,真值与机器数,真值 X=-0.11111 机器数 原码 X

8、=1.11111补码 X=1.00001反码 X=1.00000移码 X=0.00001转换,第6章 计算机的运算方法,真值与机器数,第6章 计算机的运算方法,-0,-1,-128,-127,-127,-126,-3,-2,-1,FFH分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各位多少？,定点与浮点表示,定点表示,第6章 计算机的运算方法,小数点按约定方式标出,定点与浮点表示,浮点表示,第6章 计算机的运算方法,定点与浮点表示,第6章 计算机的运算方法,Sf 代表浮点数的符号,n 其位数反映浮点数的精度,m 其位数反映浮点数的表示范围,j阶码：整数,S尾数：小数,jf 和

9、m 共同表示小数点的实际位置,定点与浮点表示,尾数规格化尾数用原码表示时：0.1 xxxxxx x 1.0 xxxxxx x尾数用补码表示时：0.1 xxxxxx x 1.0 xxxxxx x,第6章 计算机的运算方法,定 点 运 算,加减法运算加法 A补+B补=A+B补减法 A B补=A+(B)补=A补+B补溢出(双符号位 变形补码),第6章 计算机的运算方法,定 点 运 算,原码一位乘法,补码一位乘法,第6章 计算机的运算方法,浮点运算,浮点加减运算对阶尾数求和规格化舍入溢出例题 P272 6.30,第6章 计算机的运算方法,机器指令,指令系统指令的一般格式操作码地址码,第7章 指令系统,

10、扩展操作码技术,第7章 指令系统,4 位操作码,8 位操作码,12 位操作码,16 位操作码,最多15条二地址指令,最多15条一地址指令,16条零地址指令,典型例题 7.1,寻 址 方 式,寻找操作数的方式（立即数、寄存器、存储器）立即寻址寄存器寻址直接寻址间接寻址寄存器间接寻址,第7章 指令系统,相对寻址基址寻址变址寻址栈寻址,一条双字长的取数指令（LDA）存于存储器的100和101单元，其中第一个字为操作码和寻址特征M，第二个字为形式地址。基址寄存器的内容为100，存储器各单元的内容如下图所示。写出下列寻址方式中，取数指令执行结束后，累加器 ACC的内容。立即寻址直接寻址间接寻址基址寻址,RISC 技 术,RISC（Reduced Instruction Set Computer）CISC（Complex Instruction Set Computer）,第7章 指令系统,