计算机原理考研复习.ppt

1,第一章 CPU组织,1.1 逻辑组成（模型机）,1. CPU数据通路框图（寄存器级）,计算机组成原理考研补习,2,3,2、结构特点 （1）寄存器 独立结构,可编程：R0R3、PC、SP、PSW,非编程：C、D、IR、MAR、MBR,4,（1）指令寄存器IR,作用：用来存放当前正在执行的指令。控制器根据其内容（操作码以及地址信息）产生所需要的各种微命令。,3.主要部件功能,5,（2）程序计数器PC,也叫指令计数器或指令指针。,作用：指示指令在存储器中的存放位置。,程序顺序执行时，每当从主存中取出一条指令后，PC内容就自动增量计数，指向下一条指令。,程序发生转移时，将转移地址送入PC，使其指向转移目的地的指令地址。,6,（3）程序状态字寄存器PSW,作用：记录现行程序的运行状态和指示程序的工作方式。,（4）地址寄存器MAR,作用：CPU访问主存时，暂时存放所访问单元地址。,CPU取指令时，先将PC的内容送入MAR，再由MAR将指令的存放地址送往主存译码。,CPU存取数据时，将数据的存放地址先送到MAR，再送往主存进行地址译码。,7,（7）数据缓冲寄存器MBR,作用：存放CPU与主存之间交换的数据。,由CPU写入主存的数据先送入MBR，主存地址译码找到指定单元后，再将数据从MBR送入到该单元。,从主存中读出的数据，先送入MBR，然后再送到指定的CPU内部某寄存器。,MAR和MBR是连接CPU与主存的桥梁，它们可使CPU与主存之间的数据通路变得比较单一。这两个寄存器不能编程访问，即对用户透明。,8,1.2工作机制,1、基本寻址方式（模型机）,寄存器寻址 ：R 寄存器间址 ：（R）,自减型寄存器间址 ：(R)、(SP) (用于入栈操作),自增型寄存器间址 ：(R)+、(SP)+ (用于出栈操作),立即寻址 ：(PC)+ 变址：(R),相对寻址 ：(PC),9,2、思路,（2）分清源和目的，确定所采用的寻址方式,源在后，目的在前。,（3）按周期拟定分步流程,（1）了解指令功能，具体完成什么操作,MOV：源数 目的地 ADD：结果 目的地,JMP：转移地址 PC SUB：结果 目的地,10,(1)传送指令:MOV R3，R0 MIR PC+1PC R0R3 PCMAR,(2)MOV R1 ，（R2） MIR PC+1PC R2MAR MMBRC CR1 PCMAR,(3)加法指令ADD R0,(R1)+ MIR PC+1PC R1MAR MMBRC R1+1R1 C+R0R0 PCMAR,(4)转移指令JMP (R2) MIR PC+1PC R2MAR MMBRPC PCMAR,11,1.2.2 微命令的产生方式,1、组合逻辑控制方式,（1）基本思想,综合化简产生微命令的条件，形成相应逻辑式，用组合逻辑电路实现。执行指令时，由组合逻辑电路在相应时间发出所需微命令，控制有关操作。,（2）优缺点,优点：速度快。,缺点：设计不规整，结构零乱，指令系统不易修改和扩充,（3）应用,用于高速计算机及小规模机器中。,12,2、微程序控制方式,（1）基本思想,注意区分：,产生微命令，控制完成机器指令功能的一步操作。,实现指令系统功能所规定的一种操作。,13,包含若干微指令，解释执行一条机器指令,包含若干机器指令，完成某一特定任务,存放微程序，位于CPU内。,存放工作程序，位于CPU外。,（2）优缺点,（3）应用,用于速度要求不是很高、功能复杂的机器中，特别适用于系列机。,14,1.2.3 时序控制方式,掌握定义、特点、应用场合。,1、同步控制方式,（1）定义：各项操作与统一时序信号同步。,15,2、异步控制方式,申请并控制总线的设备。,响应主设备请求的设备。,16,1.3 运算方法与运算器,1.3.1 运算方法,1、原码一位乘法,17,2、补码一位乘法,18,6、浮点运算,加减法运算过程：,（1）判操作数是否为0。,（3）尾数加/减,（4）结果规格化,右规:当尾数M的绝对值大于1时,则将尾数右移,相应地指数增加; 左规:当尾数M的绝对值小于1/2时,则将尾数左移,相应地指数减小.,19,第二章 存储子系统,（1）芯片数：,8片,（2）芯片地址分配与片选逻辑：,4KB：12位地址A11A0,哪几位分配给芯片？哪几位形成片选逻辑？,20,芯片 芯片地址 片选逻辑,1KB 1KB 1KB 1KB,A9 A0 A9 A0 A9 A0 A9 A0,21,2.2 基本概念,1、存储原理,SRAM：利用双稳态触发器存储信息。,DRAM：利用电容存储电荷存储信息。,2、动态刷新,（1）定义：按所存信息定期向电容补充电荷。,（2）最大刷新间隔：在此期间必须对所有动态单元刷新一遍。一般为2ms。,22,23,第三章 I/O子系统,3.1 总线与接口的基本概念,1）CPU内总线：CPU芯片内寄存器和算逻部件之间互连的总线。,2）部件内总线：插件板内各芯片之间互连的总线,3）系统总线：计算机系统内各功能部件之间或各插件板之间互连的总线。,24,4）外总线：计算机系统之间，或计算机系统与其他系统之间互连的总线。,（3）按数据传送格式分类,2）异步总线：不采用统一时钟周期划分，根据传送的实际需要决定总线周期长短，以异步应答方式控制总线传送操作。,3）扩展同步总线：以时钟周期为时序基础，允许总线周期中的时钟数可变。,25,26,(1)按数据传送格式划分,(2)按时序控制方式划分,27,3.2 I/O传送控制机制,28,29,2、中断服务程序入口地址的获取,30,（2）非向量中断方式,将服务程序入口组织在查询程序中；CPU响应时执行查询程序，确定中断源，转入相应服务程序。,31,3、中断接口功能模型,（1）寄存器选择,对接口寄存器寻址,（2）命令寄存器,接收CPU发向外设的命令。,（4）数据缓冲器,传送数据，实现缓冲。,（3）状态寄存器,反映设备和接口的运行状态,32,33,34,2、 DMA控制器与接口,35,3、 DMA过程的三个阶段,36,第四章 CRT显示器,4.1 显示方式与分辨率,4.2 显示缓存VRAM与屏幕显示的对应关系,1、显存内容与容量计算,37,例、分辨率为25行