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计算机组成原理重点P18-20 原码、补码、反码、转换 对于正数，数值部分与真值形式相同； 对于负数，其数值部分为真值形式按位取反，且在最低位加1。P23 定点表示法 定点小数、整数 范围 理解若机器字长有n+1位，则：原码定点小数范围为：-(1-2-n)(1-2-n) 补码定点小数表示范围为：-1(1-2-n) 若机器字长有8位，则：原码定点小数范围为：-(1-2-7)(1-2-7) 补码定点小数表示范围为：-1(1-2-7)P27 移码 注意偏置值、尾数 X移=偏置值+XP31 浮点数 X规格化的最小正数=2-12-2k X规格化的绝对值最小负数= -(2-1+2-n)2-2k例1：将(100.25)10转换成短浮点数格式。 十进制数二进制数 (100.25)10=(1100100.01)2 非规格化数规格化数 1100100.01=1.1001000126 计算移码表示的阶码（偏置值阶码真值） 1111111+110=10000101 以短浮点数格式存储该数。 符号位=0 阶码=10000101 尾数=10010001000000000000000短浮点数代码为 0;100 0010 1;100 1000 1000 0000 0000 0000表示为十六进制的代码：42C88000H。 例2：把短浮点数C1C90000H转换成为十进制数。 十六进制二进制形式，并分离出符号位、阶码和尾数。 C1C90000H= 1;10000011;10010010000000000000000 计算出阶码真值（移码-偏置值） 10000011-1111111=100 以规格化二进制数形式写出此数 1.100100124 写成非规格化二进制数形式 11001.001 转换成十进制数，并加上符号位。 (11001.001)2=(25.125)10 所以，该浮点数=-25.125P35 汉字的表示 国标码、区位码、机内码 国标码区位码（十六进制）2020H 汉字机内码汉字国标码8080HP39 十进制 8421码 、2421码8421码又称为NBCD码，其主要特点是： 它是一种有权码，。 简单直观 不允许出现10101111， 2421码不具备单值性。2421码是一种对9的自补码P44 奇偶校验 交叉奇偶校验奇校验码写入主存。若D7D0中有偶数个“1”，则“奇形成”=1， 若D7D0中有奇数个“1”，则“奇形成”=0。奇形成=D7D6D5D4 D3D2D1D0P56-58 了解P61 寻址技术 在计算机中，编址方式是指对各种存储设备进行编码的方式。指令中的地址码字段将指出操作数的来源和去向，而操作数则存放在相应的存储设备中。在计算机中需要编址的设备主要有CPU中的通用寄存器、主存储器和输入输出设备等3种。字编址 字编址是指以存储字为单位给存储器编号。 编址单位=访问单位字节编址 编址单位访问单位指令格式中每个地址码的位数是与主存容量和最小寻址单位（即编址单位）有关联的。主存容量越大，所需的地址码位数就越长。对于相同容量来说，如果以字节为最小寻址单位，地址码的位数就需要长些；如果以字为最小寻址单位（假定字长为16位或更长），地址码的位数可以减少。设某机主存容量为220 个字节，机器字长32位。若最小寻址单位为字节（按字节编址），其地址码应为20位；若最小寻址单位为字（按字编址），其地址码只需18位。例：设某计算机主存容量为16MB，机器字长为16位，若最小寻址单位为字节（按字节编址），其地址码为多少位？若最小寻址单位为字（按字编址），其地址码又为多少位？解：若按字节编址，地址码应为24位（224=16MB），每个字节可以有一个地址编码；若按字编址，地址码只需23位，这是因为16位的一个字等于两个字节，每个字有一个地址编码，有基本寻址1.隐含寻址采用隐含约定的方式实现寻址。2.立即寻址 指令的地址码字段给出的不是操作数的地址，而是操作数本身，这种寻址方式称为立即寻址、 立即数的位数限制了立即数的范围 执行时间很短 灵活性差；一般用来提供初始值。3.直接寻址 指令中地址码字段给出的地址A就是操作数的有效地址： EA=A 又叫做绝对寻址方式不需要寻址运算，便于硬件实现，但地址空间有限 执行阶段访问一次存储器 A 的位数决定了该指令操作数的寻址范围 操作数的地址不易修改（必须修改A）4、间接寻址 存放操作数地址的主存单元的地址，简称操作数地址的地址。 EA=(A)两次访存，影响指令执行速度，但能够用同一条指令指向不同的主存单元。优点为： 扩大了寻址范围，可用指令的短地址访问大的主存空间。 可将主存单元作为程序的地址指针，用以指示操作数在主存中的位置。5.寄存器寻址 EA= Ri 操作数S=(Ri) 存取数据比主存快得多 其地址码字段比主存单元地址字段短得多6. 寄存器间接寻址 （指令中指定的寄存器中存放的不是操作数，而是操作数的地址） EA = ( Ri ) 有效地址在寄存器中， 操作数在存储器中，执行阶段访存7.变址寻址 EA=A+(RX) RX 的内容为变址值8. 基址寻址 EA=(Rb)+D Rb 为基址寄存器 可扩大寻址范围 便于程序搬家 Rb内容由操作系统或管理程序确定 在程序的执行过程中 Rb 内容不变，形式地址D可变9.相对寻址 EA=(PC)+D10.页面寻址基页寻址，又称零页寻址。由于页面地址全等于0，所以有效地址EA=0A当前页寻址。页面地址就等于程序计数器PC的高位部分的内容，所以有效地址EA=(PC)HA 页寄存器寻址。页面地址取自页寄存器，与形式地址相拼接形成有效地址P71 堆栈 指令 了解 怎样补，0 ，1P91 注意 + * / P97 溢出检测方法 P100 移码，尤其补码 P102 定点乘法 一位 比较法 了解原码加减交替法 X-Y补=X+(-Y)补=X补+-Y补 负数的补码左移后的空出位补0，右移后的空出位补1。Ci=AiBi+(AiBi)Ci-1 Gi（AiBi）的含义是：若本位的两个输入均为1，必然要向高位产生进位，与低位进位无关。 Pi（AiBi）的含义是：当两个输入（Ai、 Bi）中有一个为1 （10=1 ，Pi为1 ）时，低位传来的进位Ci-1将超越本位向更高的位传送（本位将产生进位）。 Ci=Gi+PiCi-11 & & & & &G0G4P4G3P3G2P2G1P11 11C1C2C3C4 & & & & &基本算术运算的实现补码加减运算规则 补码加减运算规则如下： 参加运算的两个操作数均用补码表示； 符号位作为数的一部分参加运算； 若做加法，则两数直接相加；若做减法，则将被减数与减数的机器负数相加； 运算结果用补码表示。设参加运算的两数为X、Y，做加法运算。 若X、Y异号（即同符号两个数相减），不会溢出。 若X、Y同号，运算结果为正且大于所能表示的最大正数或运算结果为负且小于所能表示的最小负数（绝对值最大的负数）时，产生溢出。将两正数相加产生的溢出称为正溢；反之，两负数相加产生的溢出称为负溢。原码一位乘法的规则为： 参加运算的操作数取其绝对值； 令乘数的最低位为判断位，若为“1”，加被乘数，若为“0”，不加被乘数（加0）； 累加后的部分积右移一位； 重复n次和（n位乘数需要做n次加法，n次移位）； 符号位单独处理，同号为正，异号为负。 例：已知 X原=0.1101 , Y原= 0.1011 , |X|=00.1101A , |Y|=0.1011 B ,0 C 具体过程如下：C B 说明 00.0000 1011+ |X| 00.1101 B4=1，+|X|00.1101Booth乘法规则如下： 参加运算的数用补码表示； 符号位参加运算； 乘数最低位后面增加一位附加位Yn+1，其初值为0； 由于每求一次部分积要右移一位，所以乘数的最低两位Yn、Yn+1的值决定了每次应执行的操作；判断位Yn Yn+1 操 作 0 0 原部分积右移一位(Yn+1 Yn=0) 0 1 原部分积加X补后右移一位(Yn+1 Yn=1) 1 0 原部分积加-X补后右移一位(Yn+1 Yn=-1) 1 1 原部分积右移一位(Yn+1 Yn=0) 移位按补码右移规则进行； 共需做n+1次累加，n次移位，第n+1次不移位。 注意：由于符号位要参加运算，部分积累加时最高有效位产生的进位可能会侵占符号位，故被乘数和部分积应取双符号位，而乘数只需要一位符号位，恢复余数法 恢复余数法是直接作减法试探方法，不管被除数（或余数）减除数是否够减，都一律先做减法。若结果为正，表示够减，该位商上“1”；若结果为负，表示不够减，该位商上“0”，但因为不够减时是不该做减法，因此必须加上本次余数，恢复成原来的被除数（或余数）。补码加减交替除法规则：X补与Y补第一次操作ri补与Y补上商求新余数ri+1补的操作同号X补-Y补同号（够减）1ri+1补=2ri补-Y补异号（不够减）0ri+1补=2ri补+Y补异号X补+Y补同号（不够减）1ri+1补=2ri补-Y补异号（够减）0ri+1补=2ri补+Y补P119 注意 P127 逻辑P138 分类方法作用分类 1）高速缓冲存储器 ，位于主存和CPU之间，用来存放正在执行的程序段和数据，以便CPU高速地使用它们。 2）主存储器，用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据，CPU可直接随机地进行读写访问。（3）辅助存储器 ，用来存放当前暂不参与运行的程序和数据，以及一些需要永久性保存的信息。CPU不能直接访问它。 2.按存取方式分类 （1）随机存取存储器RAM 2）只读存储器ROM 。即使断电，写入的内容也不会丢失。3）顺序存取存储器(Sequential Access Memory, SAM) 存取时间与信息在存储体上的物理位置有关。（4）直接存取存储器 (Direct Access Memory, DAM)3.按存储介质分类（1）磁芯存储器 （2）半导体存储器 3）磁表面存储器 （4）光存储器 光盘具有密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等优良特点。 4.按信息的可保存性分类 断电后，存储信息即消失的存储器，称易失性存储器。断电后信息仍然保存的存储器，称非易失性存储器。 P142 存储单元 “主存辅存”层次（虚拟存储系统）是为解决主存容量不足而提出来的位是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位。P146 SRAM DRAM 4管DRAM 记忆单元 怎么存数据静态RAM，SRAM（Static RAM），其存储电路以双稳态触发器为基础；动态RAM，即DRAM（Dynamic RAM），其存储电路以电容为基础。SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗也较大，所以一般用来组成高速缓冲存储器和小容量主存系统。DRAM集成度高，功耗小，但存取速度慢，一般用来组成大容量主存系统。4管DRAM记忆单元的刷新过程也是对栅极电容C1或C2补充电荷的过程，因此刷新过程就是读出过程，只是这种读出的目的不是为了从I/O或I/O线上得到读出信息，而是为了对记忆单元进行刷新操作，常将其称为“假读”。P148 DRAM 刷新 为什么？ 怎么刷新？方式为了维持MOS型动态记忆单元的存储信息，每隔一定时间必须对存储体中的所有记忆单元的栅极电容补充电荷，这个过程就是刷新。重写是随机的，某个存储单元只有在破坏性读出之后才需要重写。常见的刷新方式有 集中式、集中安排若干个刷新周期。 刷新时间=存储体矩阵行数刷新周期（指刷新一行所需要的时间）分散式 指把刷新操作分散到每个存取周期内进行，此时系统的存取周期被分为两部分，前一部分时间tM进行读/写操作或保持，后一部分时间tR进行刷新操作。一个系统存取周期内刷新存储矩阵中的一行。 没有死区，但是，它也有很明显的缺点，第一是加长了系统的存取周期异步式 充分利用了最大刷新间隔时间，把刷新操作平均分配到整个最大刷新间隔时间内进行，故有： 相邻两行的刷新间隔=最大刷新间隔时间/行数P157 重点 扩展。 位扩 字扩 字位扩 P159 画图 主存容量的扩展 字扩展，位扩展，同时扩展P175 DDR2、DDR3原理 虚拟内存的作用：增大内存容量5.7.1 高速缓存工作原理 1.程序的局部性原理 程序的局部性包括：时间局部性和空间局部性。高速缓冲技术就是利用程序的局部性原理，把程序中正在使用的部分存放在一个高速的容量较小的Cache中，使CPU的访存操作大多数针对Cache进行，从而使程序的执行速度大大提高。由于Cache的容量远小于主存的容量，它保存的信息只是主存中最活跃的若干块的副本。指令流指的是处理器执行的指令序列，数据流指的是根据指令操作要求依次存取数据的序列。控制器的基本功能是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制对数据流的控制主要应包括对数据的流入与流出的控制；对数据变换、加工等操作的控制。数据流是由指令流来驱动的。2:4译码器D7 D0A13 A0WED7 D4D3D016K416K416K416K416K416K416K416K4CS0A14A15CS1CS2CS3P189 重点 CPU的主要寄存器 专用寄存器各功能P190 CPU 参数 P196 时序系统 重点 指令周期、节指、脉冲、三级 P199 指令过程 CPU中的主要寄存器是用来暂时保存在运算和控制过程中的中间结果、最终结果以及控制、状态信息的，它又可分为通用寄存器和专用寄存器两种。 还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来完