《计算机组成原理》考研辅导班讲座第二讲

《计算机组成原理》

考研辅导班讲座

第二讲厦门大学计算机科学系曾文华2002年12月22日第一页，共五十一页。联系方式曾文华厦门大学计算机科学系Tel：2185816Mobile：E-mail：

第二页，共五十一页。第四章指令系统第三页，共五十一页。一、指令系统的发展CISCRISC二、对指令系统性能的要求完备性有效性规整性兼容性4.1指令系统的发展与性能要求第四页，共五十一页。三、低级语言与硬件结构的关系汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关4.1指令系统的发展与性能要求（续）第五页，共五十一页。指令=操作码+操作数一、操作码二、地址码（操作数）三、指令字长度四、指令助记符五、指令格式举例（Pentium指令格式）4.2指令格式第六页，共五十一页。什么是寻址方式？一、指令的寻址方式顺序寻址方式、跳跃寻址方式二、操作数寻址方式共10种三、寻址方式举例PDP/11Pentium的寻址方式4.3指令和数据的寻址方式第七页，共五十一页。一、串联堆栈（寄存器的堆栈）二、存储器堆栈进栈时，先存入数据，后修改堆栈指示器出栈时，先修改堆栈指示器，然后取出数据4.4堆栈寻址方式第八页，共五十一页。一、指令的分类8类指令二、基本指令系统20%80%三、RISCRISC指令系统的特点：(1)、(2)、(3)SPARC机的指令系统4.5典型指令第九页，共五十一页。第四章小结指令寻址方式（操作数的寻址方式）可变长度指令操作码的编码方法RISC指令系统的特点第十页，共五十一页。第五章中央处理器第十一页，共五十一页。5.1CPU的功能和组成一、CPU的功能4个方面二、CPU的基本组成控制器运算器第十二页，共五十一页。5.1CPU的功能和组成（续）三、CPU中的主要寄存器6个四、操作控制器与时序产生器操作控制器的3种类型：硬布线控制器、微程序控制器、硬布线与微程序组合的控制器第十三页，共五十一页。5.2指令周期一、指令周期的基本概念指令周期CPU周期（机器周期）时钟周期（节拍脉冲、T周期）二、CLA指令的指令周期（二个CPU周期）三、ADD指令的指令周期（三个CPU周期）四、STA指令的指令周期（三个CPU周期）五、NOP指令和JMP指令的指令周期（二个CPU周期）第十四页，共五十一页。5.2指令周期（续）六、用方框图语言表示指令周期公操作：中断处理、通道处理等第十五页，共五十一页。5.3时序产生器和控制方式一、时序信号的作用和体制硬布线控制器：主状态周期-节拍电位-节拍脉冲（指令周期-CPU周期-时钟周期）微程序控制器：节拍电位-节拍脉冲二、时序信号产生器时钟源环形脉冲发生器节拍脉冲和读/写时序的译码启停控制逻辑第十六页，共五十一页。5.3时序产生器和控制方式（续）三、控制方式同步控制方式异步控制方式联合控制方式第十七页，共五十一页。5.4微程序控制器微程序控制的基本思想一、微命令和微操作微命令微操作二、微指令和微程序微指令微程序第十八页，共五十一页。5.4微程序控制器（续）三、微程序控制器原理框图四、微程序举例“十进制加法”指令五、CPU周期与微指令周期的关系六、机器指令与微指令的关系第十九页，共五十一页。5.5微程序设计技术设计微指令结构应当追求的目标一、微命令编码直接表示法编码表示法混合表示法二、微地址的形成方法计数器方式多路转移方式第二十页，共五十一页。5.5微程序设计技术（续）三、微指令格式水平型微指令垂直型微指令四、动态微程序设计第二十一页，共五十一页。5.6硬布线控制器什么是硬布线控制器指令执行流程微操作控制信号的产生第二十二页，共五十一页。5.7传统CPU一、M6800CPU二、Intel8088CPU三、IBM370系列CPU四、Intel80486CPU第二十三页，共五十一页。5.8流水CPU一、并行处理技术并行性：同时性、并发性时间并行、空间并行、时间并行+空间并行二、流水CPU的结构流水计算机的系统组成流水CPU的时空图流水线分类：指令流水线、算术流水线、处理机流水线第二十四页，共五十一页。5.8流水CPU（续）三、流水线中的主要问题资源相关数据相关控制相关：延迟转移法、转移预测法四、奔腾CPU超标量流水处理机指令Cache和数据Cache8段的流水浮点运算器第二十五页，共五十一页。5.9RISCCPU一、RISC机器的特点RISC机器的三要素二、RISCCPU实例MC88110CPU指令动态调度策略：按序发射、按序完成；计分牌方法第二十六页，共五十一页。5.10多媒体CPU一、多媒体技术的主要问题二、MMX技术（多媒体扩展结构技术）三、动态执行技术第二十七页，共五十一页。第五章小结指令周期、CPU周期（机器周期）、时钟周期（节拍脉冲、T周期）微程序设计技术：微命令、微操作、微指令、微程序、微指令的格式(P174、P182)、控制存储器、动态微程序设计硬布线逻辑设计：P184流水线技术：RISC技术：RISC的特点（三要素）第二十八页，共五十一页。第六章总线系统第二十九页，共五十一页。6.1总线的概念和结构形态一、总线的基本概念内部总线、系统总线、I/O总线二、总线的连接方式适配器（接口）单总线结构、双总线结构、三总线结构第三十页，共五十一页。6.1总线的概念和结构形态（续）三、总线结构对计算机系统性能的影响四、总线的内部结构数据传送总线仲裁总线中断和同步总线公用线五、总线结构实例CPU总线、PCI总线、ISA总线第三十一页，共五十一页。6.2总线接口一、信息的传送方式串行传送并行传送分时传送（总线复用方式、共享总线）二、接口的基本概念I/O设备适配器（接口）第三十二页，共五十一页。6.3总线的仲裁、定时和数据传送模式一、总线的仲裁集中式仲裁分布式仲裁二、总线的定时同步定时异步定时三、总线数据传送模式读、写操作块传送操作写后读、读修改写操作广播、广集操作第三十三页，共五十一页。6.4PCI总线一、多总线结构HOST总线PCI总线LAGACY总线二、PCI总线信号三、总线周期类型四、总线周期操作五、总线仲裁第三十四页，共五十一页。6.5ISA总线和Futurebus+总线一、ISA总线二、Futurebus+总线第三十五页，共五十一页。第七章外围设备第三十六页，共五十一页。7.1外围设备概述一、外围设备的一般功能

一、外围设备的分类第三十七页，共五十一页。7.2显示设备一、显示设备的分类与有关概念

二、字符/图形显示器三、图像显示设备四、IBMPC系列机的显示系统第三十八页，共五十一页。7.3输入设备和打印设备一、输入设备

二、打印设备第三十九页，共五十一页。7.4硬磁盘存储设备一、磁记录原理与记录方式

二、硬磁盘机的基本组成和分类三、硬磁盘驱动器和控制器四、磁盘上信息的分布五、磁盘存储器的技术指标第四十页，共五十一页。7.5软磁盘存储设备一、软磁盘存储器与硬磁盘存储器的异同二、软盘的记录格式三、软磁盘驱动器和控制器第四十一页，共五十一页。7.6磁带存储设备一、磁带机的分类和结构二、磁带的记录格式第四十二页，共五十一页。7.7光盘存储设备一、光盘的分类二、CD-ROM光盘三、CD-ROM驱动器及其接口第四十三页，共五十一页。第八章输入输出系统第四十四页，共五十一页。8.1外围设备的定时方式与信息交换方式一、外围设备的定时方式慢速、中速、高速二、信息交换方式程序查询方式程序中断方式直接内存访问（DMA）方式通道方式外围处理机方式第四十五页，共五十一页。8.2程序中断方式一、中断的基本概念二、程序中断方式的基本接口三、单级中断四、多级中断五、中断控制器六、Pentium中断机制中断异常：执行异常、执行软件中断指令第四十六页，共五十一页。8.3DMA方式一、DMA的基本概念二、DMA传送方式三、基本的DMA控制器四、选择型和多路型DMA控制器第四十七页，共五十一页。8.4通道方式一、通道的功能二、通道的类型选择通道数组多路通道字节多路通道三、通道结构的发展第四十八页，共五十一页。8.5通用I/O标准接口一、并行I/O标准接口SCSI二、串行I/O标准接口IEEE1394第四十九页，共五十一页。谢谢！第五十页，共五十一页。内容梗概《计算机组成原理》

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第二讲。顺序寻址方式、跳跃寻址方式。一、串联堆栈（寄存器的堆栈）。出栈时，先修改堆栈指示器，然后取出数据。5.1CPU的功能和组成。5.1CPU的功能和组成（续）。5.2指令周期。5.2指令周期（续）。硬布线控制器：主状态周期-节拍电位-节拍脉冲。微程序控制器：节拍电位-节拍脉冲。5.4微程序控制器。5.4微程序控制器（续）。5.5微程序设计技术。5.5微程序设计技术（续）。5.6硬布线控制器。二、Intel8088CPU。四、Intel80486CPU。5.8流水CPU。时间并行、空间并行、时间并行+空间并行。流水线分类：指令流水线、算术流水线、处理机流水线。5.8流水CPU（续）。控制相关：延迟