dfs_service_Test.2015.06_辅修专业.ppt

1、计算机组成与体系结构 复习,辅修专业 2015.06,第一章 绪论,佛林（Flynn）分类法 Amdahl定律,2,3,一、计算机的分类,佛林(Flynn)分类法 单指令流单数据流 SISD（Single Instruction Single Datastream） 单指令流多数据流 SIMD（Single Instruction Multiple Datastream） 多指令流单数据流 MISD（Multiple Instruction Single Datastream） 多指令流多数据流 MIMD（Multiple Instruction Multiple Datastream）,4,

2、（四） Amdahl定律,【例1.2】若计算机系统有三个部件a、b、c是可改进的，它们的部件加速比分别为30、30、20。它们在总执行时间中所占的比例分别是30、30、20。试计算这三部件同时改进后系统的加速比。 解：多个部件可同时改进的情况下，Amdahl定律可表示为：,第二章 数据表示,补码的性质；补码、原码、反码、移码 及 真值 之间的转换。 浮点数规格化的尾数。 浮点数表达数的范围。 IEEE 754 单精度浮点数格式。,5,课堂练习,2009年选考研择题第12题： 12. 一个C语言程序在一台32位机器上运行。程序中定义了三个变量x、y和z，其中x和z为int型，y为short型。当

3、x=127，y=-9时，执行赋值语句z=x+y后，x、y和z的值分别是。 Ax=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076H Bx=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFF0076H Cx=0000007FH，y=FFF7H，z=FFFF0076H Dx=0000007FH，y=FFF7H，z=00000076H,6,P46，习题2.6,机器字长为8位，X补=3AH，Y补=C5H，求,7,0111 0100,1000 1010,0001 1101,1111 0001,1100 0110,0011 1011,0011 1010,1011 1011,0011 1010,110

4、0 0100,1011 1010,0100 0101,P47，习题2.9,机器字长8位，定点整数，写出W、X、Y、Z的真值。,8,W补X原Y反 Z移00H W补X原Y反 Z移80H W补X原Y反 Z移FFH,0,+0,+0,-128,-128,-0,-127,0,-1,-127,-0,+127,二、数据的定点与浮点表示 2. 浮点数表示,P29【例2.6】将X写成二进制定点数和浮点数形式。 浮点数格式：尾数8位补码、阶码8位移码。X13/128 【解】 X(13/128)10 1101227 0.00011012 0.110100022-3,9,数符,阶码,阶符,尾数,-310 -000000

5、112 -3补 111111012 -3移 011111012,课堂练习,2011年考研选择题第13题： 13. float型数据通常用IEEE 754单精度浮点数格式表示。若编译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中，且 x =-8.25，则FR1的内容是。 AC104 0000 H BC242 0000 H CC184 0000 H DC1C2 0000 H,10,第三章 运算方法,定点数补码加法，判断溢出的方法。 双符号位判决法：VFS2S1 进位判决法： VFCn-1Cn 加法器 行波进位、先行进位：硬件复杂度、扩展，速度。 BCD数加法器：加6修正 定点数乘法运算：

6、速度 定点数除法运算：原码加减交替法 浮点数加减运算 两浮点数相乘，乘积尾数左规、右归移位次数,11,12,3.3.1 加减运算 三、浮点运算实例,【例3.22】两浮点数的和、差。 X0.1101012010；Y0.1010102001。 【解】 阶码4位，补码表示；尾数8位，双符号位补码表示。两数可表示为： X浮1110; 00.110101 Y浮1111; 11.010110 对阶 尾数求和/差 规格化 舍入处理,13,3.3.1 加减运算 三、浮点运算实例,X浮1110; 00.110101 Y浮1111; 11.010110 对阶 求阶差： E补EX补EY补111000011111 X

7、的阶码比Y的阶码小。 X尾数右移一位，使两者阶码相同。这时的X为： X浮1111; 00.011010(1),14,3.3.1 加减运算 三、浮点运算实例,X浮1111; 00.011010(1) Y浮 1111; 11.010110 尾数求和/差： 规格化,00.011010 11.010110 11.110000,00.011010 00.101010 01.000100,(1) (1),(1) (1),左规： 尾数左移2位，阶码减2， XY浮 1101; 11.000010,右规： 尾数右移1位，阶码加1， XY浮 0000; 00.100010(01), 舍入处理：,舍,第四章 存储系

8、统,易失性、非易失性 存储器 SRAM、DRAM：功耗、速度、集成度，刷新 DRAM刷新：按行刷新；异步式刷新 相联存储器的特点、使用场合 Cache的基本概念：引入目的，由谁管理，如何调度 虚拟存储器的基本概念：构成，由谁管理 Cache命中率、地址变换： 平均存取时间 TA与 TM、TC、H 之间的关系 主存-Cache地址划分 磁盘： 磁记录方式(NRZ, FM, MFM, PM)：自同步，编码效率 磁盘参数的计算：寻道时间，等待时间，格式化容量 RAID0、RAID1、RAID5、RAID6 特点：性能，可靠性，磁盘利用率,15,P143，习题 4.23,高速缓存Cache与主存之间采

9、用全相联地址映射方式，高速缓存的容量为4KB，分为4块，主存容量为1MB。 (1)主存读写时间为300ns，高速缓存读写时间为30ns，存储系统平均读写时间为32.7ns，则该高速缓存的命中率为 %。 (2)若地址变换表如图所示， 主存地址为 88888H 时， 高速缓存地址为 H。,16,99,488,17,4.5.1 磁表面存储器 西电P180/高教P145，习题4.35,某硬磁盘有5个记录面，记录面上有效记录区域的内径为20cm，外径为30cm。磁道上记录的位密度为250b/mm，道密度为10道/mm，每一磁道上分为16个扇区，每个扇区记录1KB，磁盘旋转速度为10000rpm；则： 该

10、硬盘的非格式化容量为_MB， 格式化容量为_MB， 该硬磁盘的数据传输速率为_MB/s。 【解】 磁道数(300/2200/2)mm10道/mm500道； 每磁道的非格式化容量( 200mm)(250/8)B/mm 38 19635B； 每磁道的格式化容量16扇区1KB/扇区16KB； 非格式化容量5面500道(19635/10242)MB47MB； 格式化容量5面500道(16/1024)MB39MB； 数据传输速率(10000道/60s)(16/1024)MB2.60MB/s 。,每记录面磁道数 每磁道容量 磁盘总容量 数据传输率,C,D,C,第五章 指令系统,数

11、据的大、小端存储 堆栈：压栈、出栈操作 统一编址，独立编址 扩展操作码 PC相对寻址 RISC的特点,18,5.2.1 存储模式1. 数据存储顺序,19,大端存储（Big-Endian Ordering）最低有效字节存储在最高地址位置 小端存储（Little-Endian Ordering）最低有效字节存储在最低地址位置 【例】32位的十六进制数据12345678H，在以字节编址的主存空间4000H开始位置存储：,20,西电版P176, 习题5.10 / 高教版P220, 习题5.3,三地址指令4条，单地址指令255条，零地址指令16条。 1. 能否以扩展操作码进行编码？ 2. 如果单地址指令

12、为254条，其他不变，是否可以进行扩展操作码编码？,三地址指令：0 xx，共4条； 单地址指令：1xx xxx xxx，28共256种组合，减去零地址指令的2个前缀，共254种组合。因此，单地址指令最多254条。,3bit,6bit,9bit,3bit,21,PC相对寻址举例,22,5.5.2/3 CISC与RISC,RISC的特点： 指令系统简单 指令条数少、格式少、长度固定、功能简单 寻址方式少 采用硬布线控制逻辑（不用或少用微程序控制） Load/Store结构 只有LOAD和STORE指令可以访问存储器 寄存器多 寄存器窗口技术 十分重视提高流水线的执行效率 大部分指令可以单周期执行完

13、成 延迟转移技术 十分强调优化编译技术的作用,第六章 CPU,控制器设计：写 微操作、微命令 序列。 硬布线 微程序 CPU 性能测量：CPI Cache行为发生变化 指令混合发生变化 分支预测发生变化 多核、多线程技术,23,24,6.1.1 CPU的功能与结构,简 化 的 单 总 线 结 构 的 CPU,图6.2 单总线数据通路CPU内部结构图,图6.9 计算机系统模型,25,6.2 硬布线控制器设计,其他指令： （7）POP R0,第七章 流水线,流水线性能指标的计算。 流水线的相关及解决办法 结构相关：增加资源副本 数据相关：直通技术，寄存器重命名，数据重定向；编译 控制相关：分支预测，延迟转移；编译 超长指令字（VLIW）：编译程序的重要性,26,【例】具有4个功能段的指令流水线如下图所示，各段执行时间不等。画出此流水线的时空图，并计算利用该流水线连续执行1000条指令时的吞吐率、加速比、效率。 【解】,S1,S2,S3