【文档说明】计算机组成原理复习09级计算机系课件.ppt，共(46)页，1.100 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-5595.html

以下为本文档部分文字说明：

复习课第1页，共46页。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章指令系统知识点第2页，共46页。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分第3页，共46页。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章计算机系统概论第4页，共46页。计算机系统的层次结构高级语言虚拟机器M3汇编语言虚拟机器M2操作系统虚拟机器机器语言实际机器M1微指令系统微程序机器M0第1章计算机系统概

论第5页，共46页。冯·诺依曼计算机的特点•1945年，数学家冯·诺依曼(vonNeumann)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章计算机系统概论第6页，共46页。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）第7页，共46页。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章系统总线第8页，共46页。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章系统总线第9页，共46

页。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）FlashMemory存储器主存储器辅助存储器MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM静态RAM动态RAM第10页，共46页。存储器的层次结构•存储器三个主要特性的关系

第4章存储器高低小大快慢辅存寄存器缓存主存磁盘光盘磁带光盘磁带速度容量价格位／CPUCPU主机第11页，共46页。存储器的层次结构•缓存----主存层次和主存----辅存层次第4章存储器缓存CPU主存辅存缓存主存辅存主存10n

s20ns200nsms（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第12页，共46页。主存储器概述•主存的基本组成第4章存储器存储体驱动器译码器MAR控制电路读写电路MDR....................地址总线数据总线读

写第13页，共46页。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16K×32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字地址字节地址11109876543210840字节地址字地址452301420第14页

，共46页。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章存储器第15页，共46页。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、分散刷新、异步刷新）第4章存储器第16页，共4

6页。存储器容量的扩展•位扩展（增加存储字长）DD••••D0479AA0•••21142114CSWE用2片1K×4位存储芯片组成1K×8位的存储器第4章存储器第17页，共46页。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CS0A101K×8位1K×8位D7D0•••••••••••••••••WEA1A0•••A91CS1第4章存储器第18页，共46页。存储器与CPU的连接•主存和CPU的联系MDRMARCPU主存读数据总线地址总

线写第4章存储器第19页，共46页。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4.1P94–习题4.15P151第

4章存储器第20页，共46页。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L1=D+C(D≥C)第21页，共46页。高速缓冲存储器概述•程序访问的局部性原理缓存CPU主存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章存储器第22页，共46页。Cache的基本结构第4章存储器第23页，共46页。主存和缓存的编址•主存和缓存按块存储块的大小相同~~~~……主存块号主存储器012m－1字块0字块1字块M－1主存块号块内地址m位b位n位M块

B个字缓存块号块内地址c位b位C块B个字~~~~……字块0字块1字块C－1012c－1标记Cache缓存块号第4章存储器第24页，共46页。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章存储器第25页，共46页。Cache–主存的地址映射•直接映射字块2m－1字块2c+1字块2c+1－1字块2c+1字块2c字块2c－1字块1字块0………主存储体字块1标记字块0标记字块2c

－1标记Cache存储体t位012c－1…字块字块地址主存字块标记t位c位b位主存地址比较器（t位）=≠不命中有效位=1？*m位Cache内地址否是命中字块2c+1字块2c字块0字块0第4章存储器第26页，共46页。Cache–主存的地址映

射•全相联映射字块2m－1字块2c－1字块1字块0……字块2c－1字块1字块0…标记标记标记主存字块标记字块内地址主存地址m=t+c位b位m=t+cCache存储器主存储器字块0第4章存储器第27页，共46页。Cache–主存的地址映射•组相联映射•典型例题：例4.9例4.1

1第4章存储器字块2m－1字块2c-r+1字块2c-r+1字块2c-r字块2c-r－字块1字块0………字块3标记字块1标记字块2c－1标记字块2标记字块0标记字块2c－2标记…………字块内地址组地址主存字块标记s=t+r位q=c－r位b位组01

2c-r－1主存地址Cache主存储器m位共Q组，每组内两块（r=1)1第28页，共46页。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DMA•I/O通道方式I/O处理机方式第5章输入输出系统第29页，共46页。I/O接口的基本组成第5章输入输出系统命令寄存器和命令译码器设备选择电路设备状态标记数据缓冲

寄存器DBR控制逻辑电路I/O接口外部设备数据线命令状态数据线命令线状态线CPU地址线第30页，共46页。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？第31页，共46页。DMA方式DMA和程序中断两种方式的数据通路CPU主存ACC中断接口DMA接口I/O设备中断方式数据传送通路输入指令输出指令DMA方式数据传送通路•周期挪用第32页，共46页。真值与机器数•真值X=-0.11111•机器数•原码X

=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第33页，共46页。真值与机器数第6章计算机的运算方法0000000000000001

00000010…011111111000000010000001111111011111111011111111…128129-0-1-128-127-127-126二进制代码无符号数对应的真值原码对应的真值补码对应的真值反码对应的真值012127…2

53254255…-125-126-127…-3-2-1…-2-1-0…+0+1+2+127…+0+1+2+127…+0+1+2+127…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？第34页，共46页。定点与浮点表示•定点

表示第6章计算机的运算方法SfS1S2Sn…数符数值部分小数点位置SfS1S2Sn…数符数值部分小数点位置或小数点按约定方式标出第35页，共46页。定点与浮点表示•浮点表示第6章计算机的运算方法N=S×rjS尾数j阶码r基数（基值）第36页，共46页。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m共同表示小数点的实际位置jfj1j2jmSfS1S2Sn……j阶码S尾数阶符数符阶码的数值部分尾数的数值部分第37页，共46页。

定点与浮点表示•尾数规格化•尾数用原码表示时：0.1xxxxxx…x1.0xxxxxx…x•尾数用补码表示时：0.1xxxxxx…x1.0xxxxxx…x第6章计算机的运算方法第38页，共46页。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第39页，共46页。定点运算•原码一位乘法•补码一位乘法[X]补→B,[Y]补→C0→A,0→CR,0→Cn+

1CnCn+1=?A-B→ACR+1→CRCR=n+1?EndYN.A+B→A½A→A½C→C011000/11第6章计算机的运算方法第40页，共46页。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P2726.30第6章计算机的运算方法第41页，共46页。机器指令•指令系统•指令的一般格式•操作码•地址码第7章指令系统操作码字段地址码字段第42页，共46页。扩展操作码技术第7章指令系统OPA1A2A30000000

11110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111

…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…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第43页，共46页。

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–栈寻址第44页，共46页。•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400800第45页，共46页。RISC技术•RISC（ReducedInst

ructionSetComputer）•CISC（ComplexInstructionSetComputer）第7章指令系统第46页，共46页。