计算机系统-从应用程序到底层实现 课件02-01-计算机简化模型

《计算机系统》计算机简化模型《计算机系统》课程教学组简化模型简化模型inti=1;intj=2;intk;k=i+j;简化模型inti=1;

intj=2;intk;k=i+j;CPU执行命令”inti=1”，在内存中给变量i分配一个空间，并赋值1.简化模型inti=1;intj=2;

intk;k=i+j;CPU执行命令”intj=2”，在内存中给变量j分配一个空间，并赋值2.简化模型inti=1;intj=2;intk;

k=i+j;CPU执行命令”intk”，在内存中给变量k分配一个空间，不赋值.简化模型inti=1;intj=2;intk;

k=i+j;

CPU执行命令”k=i+j”，需要分四步走。简化模型inti=1;intj=2;intk;

k=i+j;

CPU执行命令”k=i+j”，需要分四步走。第一步，将i值从内存拷至寄存器00中简化模型inti=1;intj=2;intk;

k=i+j;

CPU执行命令”k=i+j”，需要分四步走。第二步，将j值从内存拷至寄存器01中简化模型inti=1;intj=2;intk;

k=i+j;

CPU执行命令”k=i+j”，需要分四步走。第三步，计算寄存器00与01中数值的和，结果放于00中简化模型inti=1;intj=2;intk;

k=i+j;

CPU执行命令”k=i+j”，需要分四步走。第四步，将寄存器00中的结果传送到内存变量k处程序在机器中执行时，其数据在执行过程中的路径是：内存

寄存器

内存内存

寄存器

CPU

寄存器

内存内存

CPU

内存寄存器CPU内存

寄存器ABCD提交单选题1分3.0GHz的CPU，大部分简单指令的执行只需要一个时钟周期，也就是约1/3纳秒。在这个时间里，光只能前进10厘米。如果内存距离CPU稍远一点（超过5cm），就会导致数据滞后，而寄存器就在CPU内部，基本上是零距离。存算体系为什么不直接在内存计算？CPU的运行频率大大超过内存的运行频率（GHzvs.MHz）04030201那么，从寄存器中取数据小于1秒（但寄存器非常昂贵）而从内存中读取信息则相当于走到办公楼下去买个零食（约4分钟）从CPU高速缓存中读取信息就好像是拿起桌上的一张草稿纸（3秒）或从身边的书架上取出一本书（约14秒）从硬盘中取得一个数据时间相当于离开家并开始长达一年零三个月的环球旅行存算体系如果把CPU的一个时钟周期看作一秒寄存器ABC（X86）32位CPU中包含一组8个32bit的通用寄存器寄存器用以存储整型数据和指针现在的CPU中寄存器数目可能过百寄存器寄存器下列寄存器单元存储的字节数依次是：%EAX,%DL,%BX,%CH,%ESP4,2,1,2,44,1,2,1,42,1,4,1,22,4,1,4,2ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本%EAX是32位寄存器，4字节；%DL是%DX的低八位，1字节；%BX是16位寄存器，2字节；%CH是%CX的高八位，1字节；%ESP是32位栈顶指针寄存器，4字节。答案解析答案解析单选题1分从最初的EDVAC到当前最先进的计算机都采用的是冯·诺依曼体系结构计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成其它体系结构：哈佛体系结构忆阻体结构冯诺依曼结构原型系统0104050203存储器：内存*注意：硬盘、软驱、光驱都属于外部设备！运算器：在CPU内部，用于计算，假设本系统的运算器能做加法、减法、乘法原型系统控制器：通过向其他设备发出控制信号来控制整个机器运行输入设备：通过向其他设备发出控制信号来控制整个机器运行输出设备：一个四位的数码显示管，其数据来自内存1111地址的数据（显存）原型系统指令集控制器：运行指令，指令集包括：20原型系统指令集控制器：运行指令，指令集包括：21程序1编程任务，输入一个大于1的数字a，计算1+2+……+a的值并显示出来。22机器级表达C语言由人来编写，但原型系统无法执行编译转换成原型系统能够运行的指令集合inR1 #输入a到R1movi1 #设置R0为1addR2,R1 #R2存放累加值subR1,R0 #R1的值即a减去1,此时会设置Ｇ值movd #将当前PC值5保存在R3中,R3=5movi-3 #存放-3到R0中,为了跳转到第二行addR3,R0 #R3减去3，不能用SUB指令，会影响G值jg #如果R1的值还大于1，则跳到第2行去执行outR2 #如果R1的值此时小于等于1，则准备输出halt #停机23程序2编程任务，输入两个数，保存这两个数，并找出其中的最大值24程序2及原型系统机器指令inR1 #输入第一个数ainR2 #输入第二个数bmovaR0,R2

#在R0保存b

subR2,R1

#b-a,

此时会设置GmovaR2,R0 #将R2恢复成bmovd #保存当前的PC值到R3,R3=6movi6 #R0的值设置为6,即为了跳转到12行addR3,R0 #R3的值加6,R3=12movaR0,R2 #b的值保存到R0jg #如果b的值比a大,G=1,就跳转到12movaR0,R1

#将a的值保存到R0outR0

#输出R0halt25变量分配内存地址：a:0000,b:0001,max:0010程序2及原型系统机器指令inR1 #输入第一个数ainR2 #输入第二个数bmovaR0,R1 #在R0保存asubR1,R2 #a-b,此时会设置GmovaR1,R0 #a保存到R1movd #保存当前的PC值到R3movi6 #R0的值设置为6,即跳转到12行addR3,R0 #R3的值加6movaR0,R1 #a的值保存到R0jg