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第一章概述 机器语言翻译和解释虚拟机现代多层计算机冯诺依曼计算机 第一个存储程序计算机 第二章计算机系统组成数字计算机是由处理器 运算器和控制器 存储器和输入输出设备组成的互联系统 图2 1 2 1处理器 中央处理器 CPU 计算机的 大脑 功能组成 2 1 1CPU组成数据通路 图2 2 数据通路周期2 1 2指令执行p361 7取指 译码 执行循环解释器 微程序 硬处理器和解释器之间存在等 优点和缺点 2 1 3RISC和CISC2 1 5指令级并行指令流水线基本概念 时空图等待时间 处理器带宽 吞吐率 加速比计算 2 2主存储器存放程序和数据2 2 1存储位位 b 字节 B BCD2 2 2内存编址存储单元 最小的可编址单位地址字节编址 字编址存储单元数与地址位数关系访问 读写 存储器 2 2 3字节顺序小端派存储器大端派存储器2 2 4纠错码码字 n m r海明码距 编码的码距编码的检错和纠错能力与码距 编码的码距 的关系奇偶校验海明校验 m r 1 2r 编码方法找到出错位的方法2 2 5高速缓存Cache是为了解决CPU与主存速度不匹配的问题 在CPU与主存之间设置的一个高速度小容量的存储器 工作原理程序访问的局部性原理命中率 平均访问时间 效率计算直接映像 组相联映像cache 内存地址各段位数计算 替换算法及写策略多级chche 内容逐级包含2 3辅助存储器2 3 1层次存储结构2 3 2磁盘磁记录原理磁道 扇区道密度 位密度格式化 非格式化容量温彻斯特磁盘 多盘片的结构柱面磁盘寻址 寻道 旋转延时磁盘地址格式磁盘容量 数据传输率计算磁盘访问时间 寻道 旋转延迟 传输时间2 3 6RAID盘 廉价磁盘的冗余阵列 RAID0 RAID1 RAID52 3 7只读光盘 参数 2 3 11虚拟存储器1 基本概念2 页式虚拟存储器3 TLB2 4输入输出设备2 4 1总线每个输入输出设备有两部分组成 控制器 包括绝大多数接口电路 和设备本身 2 4 2终端显示器 显示存储器 2 4 4打印机 硬拷贝 激光打印机打印过程半色调 过渡色 2 4 5通信设备调制解调器调幅 调频 调相波特率 位率关系 2 4 7字符编码ASCIIUNICODE第三章数字逻辑层3 1门和布尔代数3 1 1门五种基本门功能3 1 2布尔代数布尔函数描述 真值表 逻辑表达式 3 1 4等价电路布尔表达式化简 恒等式应用 3 2基本数字逻辑电路3 2 2组合逻辑电路组合逻辑电路多路复用器 译码器 比较器 PLA的外特性 使用3 2 3算术电路移位器加法器 串行进位 进位保留 并行进位加法器 ALU3 2 4时钟时钟周期 频率时钟信号 边沿信号 上升沿 下降沿 电平信号 时间间隔3 3内存时序电路锁存器 电平触发 触发器 边沿触发 外特性 使用寄存器内存组成 分析电路 缓冲器 三态门 3 3 5内存芯片信号有效3 3 6RAM和ROMSRAM DRAM比较ROM 只读存储器 特性 种类闪存RAM组织 计算芯片数 芯片地址范围 3 4CPU芯片和总线3 4 1CPU芯片CPU芯片上的管脚类型地址信号和数据信号的管脚数对计算机性能影响3 4 2计算机总线总线协议主 从设备总线接口芯片 3 4 3总线宽度地址和数据线的数量3 4 4总线时钟同步总线异步总线3 4 5总线仲裁 概念 3 6总线举例总线带宽要求3 6 4通用串行总线USB 概念 3 7接口电路3 7 1PIO芯片8255A3 7 2地址译码第四章微体系结构层4 1 4 3微体系结构层的设计可以看成是设计一个程序 指令系统层的每条指令都是一个由主程序调用的函数 在这种模型中 主程序是一个简单的循环 它决定需要调用的函数 然后调用该函数 循环往复 微指令 微指令结构微程序指令和微指令的关系4 4微体系结构层设计提高指令执行速度的方法第五章指令系统层指令系统层是硬件和软件之间的接口5 1指令系统层概述5 1 1指令系统层的性质内核模式和用户模式 5 1 2存储模式字节 字 对齐5 1 3寄存器专用寄存器和通用寄存器标志寄存器 PSW 5 1 45 1 7指令Pentium4的3种操作模式UltraSPARC 寄存器窗口特性8051寄存器的特性 位操作 5 2数据类型5 2 1数值数据真值和机器数无符号数真值原码 补码 反码 移码0的表示符号扩展定点数 整数 表示范围浮点数表示规格化浮点数IEEE754标准 十进制数据5 2 2非数值数据类型字符编码字符串Characterstrings布尔值 位图指针5 3指令格式图5 6 图5 75 3 1指令格式设计原则1 指令长度 2 必须有足够的空间表示所有的操作类型3 地址字段中位的数量5 3 2扩展操作码5 4寻址5 4 1寻址方式有效地址数据寻址和指令寻址5 4 25 4 9各种寻址方式的寻址过程 5 5 指令类型5 5 1数据移动 传送 指令5 5 2双操作数指令补码加减运算 判溢出浮点加减运算步骤逻辑运算应用5 5 3单操作数指令移位 算术移位 5 5 4比较和条件转移指令5 5 5过程调用指令5 5 6循环控制指令 5 5 7I O指令1 忙等待的程序控制I O 信息