计算机组成原理复习.ppt

1,复习课,2,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,3,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,4,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,5,计算机系统的层次结构,第1章 计算机系统概论,6,冯诺依曼计算机的特点,1945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,7,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）,8,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,9,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,10,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,11,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,小,快,12,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,13,主存储器概述,主存的基本组成,第4章 存储器,14,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,15,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,16,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,17,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,18,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,19,存储器与 CPU 的连接,主存和 CPU 的联系,第4章 存储器,20,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,21,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,22,高速缓冲存储器概述,程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,23,Cache 的基本结构,第4章 存储器,24,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,25,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,26,Cache主存的地址映射,直接映射,第4章 存储器,27,Cache主存的地址映射,全相联映射,第4章 存储器,28,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 存储器,29,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,30,I/O 接口的基本组成,第5章 输入输出系统,31,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？,32,DMA 方式,DMA 和程序中断两种方式的数据通路,周期挪用,33,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,34,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 ？,35,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,36,定点与浮点表示,浮点表示,第6章 计算机的运算方法,37,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,38,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,39,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,40,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,41,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,42,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,43,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 7.1,44,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,45,一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