1 复习课 2 教学目标掌握第1章计算机系统概论知识点掌握第3章系统总线知识点掌握第4章存储器知识点掌握第5章输入输出系统知识点掌握第6章计算机的运算方法知识点掌握第7章指令系统知识点 3 期末考试题型选择题 （10小题 1.5分） 15分名词解释（5小题 3分） 15分简答题 （6小题 5分） 30分计算题 （4小题 7分） 28分设计题 （2小题 12分，选做1题） 20分 4 计算机系统组成由 人 们 事 先 编 制 的 具 有 各 类 特 殊 功 能的 程 序 组 成计算机系统 计 算 机 的 实 体 ， 由 看 的 见 摸 的 着 的 各种 电 子 元 器 件 组 成 如 主 机 、 外 设 等硬 件软 件 第 1章 计 算 机 系 统 概 论 5 计算机系统的层次结构高 级 语 言 虚 拟 机 器 M3汇 编 语 言 虚 拟 机 器 M2操 作 系 统 虚 拟 机 器机 器 语 言 实 际 机 器 M1微 指 令 系 统 微 程 序 机 器 M0 第 1章 计 算 机 系 统 概 论 6 冯诺依曼计算机的特点 1945年，数学家冯诺依曼(von Neumann)在研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念计算机由五大部件组成指令和数据以同等地位存于存储器指令和数据用二进制表示指令由操作码和地址码组成指令在存储器内顺序存放以运算器为中心指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？ 第 1章 计 算 机 系 统 概 论 7 总线的基本概念为什么要用总线什么是总线是连接各个部件的信息传输线是各个部件共享的传输介质总线的分类 片内总线系统总线通信总线 第 3章 系 统 总 线 总线的性能指标总线宽度 数据线的根数总线带宽 每秒传输的最大字节数（MBps） 8 总线控制主要包括两部件：判优控制 通信控制主设备(模块)：对总线有 控制权从设备(模块)：响应从主设备发来的总线命令 总线判优控制分 布 式集 中 式 计 数 器 定 时 查 询独 立 请 求 方 式链 式 查 询 第 3章 系 统 总 线 9 总线控制通信控制目的解决通信双方协调配合问题总线通信的四种方式通 信 双 方 由 统 一 时 标 控 制 数 据 传 送充 分 挖 掘 系 统 总 线 每 个 瞬 间 的 潜 力同 步 通 信 * 异 步 通 信 * 半 同 步 通 信 分 离 式 通 信 采 用 应 答 方 式 ， 没 有 公 共 时 钟 标 准同 步 、 异 步 结 合 第 3章 系 统 总 线 10 存储器分类 第 4章 存 储 器 磁 盘 磁 带 光 盘 高 速 缓 冲 存 储 器 （ Cache）Flash Memory存储器 主 存 储 器辅 助 存 储 器 MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM 静 态 RAM动 态 RAM 11 存储器的层次结构存储器三个主要特性的关系 第 4章 存 储 器 高低小大快慢辅存寄 存 器缓 存主 存磁 盘光 盘磁 带光 盘磁 带 速 度 容 量 价 格 位CPU CPU 主机 12 存储器的层次结构缓存-主存层次和主存-辅存层次 第 4章 存 储 器缓 存CPU 主 存 辅 存缓 存 主 存 辅 存主 存10 ns 20 ns 200 ns ms（ 解 决 速 度 不 匹 配 ） （ 解 决 存 储 系 统 容 量 不 足 ）虚 拟 存 储 器虚 地 址逻 辑 地 址实 地 址物 理 地 址主 存 储 器 13 主存储器概述主存的基本组成 第 4章 存 储 器 存 储 体驱 动 器译 码 器MAR 控 制 电 路读写电路 MDR. . . 地 址 总 线 数 据 总 线读 写 14 主存储器概述主存中存储单元地址的分配寻址范围 地址线一个16K32 位的存储器，其地址线和数据线的总和是? 第 4章 存 储 器 高 位 字 节 地 址 为 字 地 址 低 位 字 节 地 址 为 字 地 址 字 地 址 字 节 地 址 111098 7654 3210840 字 节 地 址字 地 址 45 23 01420 15 主存储器概述主存的技术指标存储容量存储速度 存取时间 存储周期存储器的带宽 第 4章 存 储 器 16 随机存取存储器 ( RAM )静态 RAM ( SRAM )动态 RAM ( DRAM )为什么要刷新刷新方式（集中刷新、分散刷新、异步刷新） 第 4章 存 储 器 17 存储器容量的扩展位扩展（增加存储字长） DDD0479AA0 2114 2114CSWE 用 2片 1K 4位存 储 芯 片 组 成 1K 8位 的 存 储 器第 4章 存 储 器 18 存储器容量的扩展字扩展（增加存储字的数量）用 2片 1K 8位 存 储 芯 片组 成 2K 8位 的 存 储 器CS 0A10 1K 8位 1K 8位D7D0 WEA1A0A9 1 CS1第 4章 存 储 器 19 存储器与 CPU 的连接主存和 CPU 的联系MDRMARCPU 主 存读数 据 总 线地 址 总 线写 第 4章 存 储 器 20 存储器与 CPU 的连接连接控制地址线的连接数据线的连接读/写线的连接片选线的连接合理选用芯片其他 时序、负载典型例题例4.1 P94习题4.15 P151 第 4章 存 储 器 21 海明码编码 （发现两位错或纠正一位错的编码） L=3 第 4章 存 储 器 L 1 = D + C ( DC ) 22 高速缓冲存储器概述程序访问的局部性原理缓 存CPU 主 存容 量 小速 度 高 容 量 大速 度 低程 序 正 在 执 行 的 程 序 将 要执 行 的第 4章 存 储 器 23 Cache 的基本结构 第 4章 存 储 器 24 主存和缓存的编址主存和缓存按块存储 块的大小相同 主 存 块 号主 存 储 器012 m 1 字 块 0字 块 1字 块 M 1主 存 块 号 块 内 地 址m位 b位n位M块 B个 字 缓 存 块 号 块 内 地 址c位 b位C块 B个 字 字 块 0字 块 1字 块 C 1012c 1标 记 Cache 缓 存 块 号第 4章 存 储 器 25 Cache 的命中率与效率 CPU 欲访问的信息在 Cache 中的比率 Cache 主存系统的效率设 Cache 命中率 为 h，访问 Cache 的时间为 tc，访问 主存 的时间为 tm则有： 第 4章 存 储 器 26 Cache主存的地址映射直接映射 字块2m1 字块2c+1 字块2c+11 字块2c +1 字块2c 字块2c1 字块1 字块0主 存 储 体 字块 1 标记 字块 0 标记字块 2c1标记Cache存 储 体t位012c 1 字块字块地址 主存字 块标记t 位 c 位 b 位主 存 地 址 比 较 器 （ t位 ）= 不 命 中有 效 位 =1？ * m位 Cache 内 地 址否是 命 中 字块c 字块c 字块0 字块 第 4章 存 储 器 27 Cache主存的地址映射全相联映射 字块2m1字块2c1字块1 字块0字块2c1字块1字块0标 记标 记标 记主 存 字 块 标 记 字 块 内 地 址主 存 地 址m = t + c 位 b位m = t+cCache 存 储 器 主 存 储 器字块第 4章 存 储 器 28 Cache主存的地址映射组相联映射典型例题：例4.9 例4.11 第 4章 存 储 器字块2m1字块2c-r+1 字块2c-r + 1 字块2c-r字块2c-r 字块1 字块0 字块 3标记 字块 1标记字块 2c1标记 字块 2标记 字块 0标记字块 2c2标记 字块内地址组地址主存字块标记s = t + r 位 q = c r 位 b 位组 012c-r 1 主 存 地 址Cache 主 存 储 器m 位共 Q 组 ， 每 组 内 两 块 （ r = 1) 1 29 输入输出系统的组成 I/O 软件 I/O 指令 CPU 指令的一部分通道指令 通道自身的指令 I/O 硬件 I/O接口 I/O设备 I/O 与主机信息传送的控制方式程序查询方式 程序中断方式 直接存储器存取方式DMA I/O通道方式 I/O处理机方式 第 5章 输 入 输 出 系 统 30 I/O 接口的基本组成 第 5章 输 入 输 出 系 统 命 令 寄 存 器和 命 令 译 码 器 设 备 选 择 电 路 设 备 状 态 标 记 数 据 缓 冲 寄 存 器 DBR 控制逻辑电路 I/O接 口 外 部 设 备数 据 线命 令状 态数 据 线命 令 线状 态 线CPU 地 址 线 31 I/O 中断处理过程中断请求中断判优中断响应中断服务中断返回保护现场中断服务恢复现场INTA中断向量地址INTR调 用 中 断 服 务 程 序 和 调 用 子 程 序 有 何 区 别 ？ 32 DMA 方式DMA 和 程 序 中 断 两 种 方 式 的 数 据 通 路CPU主存 ACC 中 断 接 口DMA 接 口 I/O 设 备中 断 方 式 数 据 传 送 通 路 输 入 指 令输 出 指 令 DMA方 式 数 据 传 送 通 路 周 期 挪 用 33 真值与机器数真值 X=-0.11111 机器数 原码 X=1.11111补码 X=1.00001反码 X=1.00000移码 X=0.00001转换 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 34 真值与机器数 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 000000000000000100000010011111111000000010000001111111011111111011111111 128129 -0-1 -128-127 -127-126二 进 制 代 码 无 符 号 数对 应 的 真 值 原 码 对 应 的 真 值 补 码 对 应 的 真 值 反 码 对 应 的 真 值012127253254255 -125-126-127 -3-2-1 -2-1-0+0+1+2+127 +0+1+2+127+0+1+2+127FFH分 别 表 示 为 原 码 、 补 码 、 反 码 、 移 码 和 无 符 号 数 时 ， 所 对 应 的 十 进 制数 各 位 多 少 ？ 35 定点与浮点表示定点表示 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 Sf S1S2 Sn数符 数 值 部 分小 数 点 位 置 Sf S1S2 Sn数符 数 值 部 分 小 数 点 位 置或小 数 点 按 约 定 方 式 标 出 36 定点与浮点表示浮点表示 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 N = S rjS 尾 数 j 阶 码 r 基 数 （ 基 值 ） 37 定点与浮点表示 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 Sf 代 表 浮 点 数 的 符 号n 其 位 数 反 映 浮 点 数 的 精 度m 其 位 数 反 映 浮 点 数 的 表 示 范 围j阶 码 ： 整 数S尾 数 ： 小 数 jf 和 m 共 同 表 示 小 数 点 的 实 际 位 置 jf j1 j2 jm Sf S1 S2 Sn j 阶 码 S 尾 数阶符 数符阶 码 的数 值 部 分 尾 数 的 数 值 部 分 38 定点与浮点表示尾数规格化尾数用原码表示时：0.1 xxxxxx x 1.0 xxxxxx x尾数用补码表示时：0.1 xxxxxx x 1.0 xxxxxx x 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 39 定 点 运 算加减法运算加法 A补 + B补= A+B补减法 A B补= A+(B )补= A补 + B补溢出(双符号位 变形补码) 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 40 定 点 运 算原码一位乘法 补码一位乘法 X补 B,Y补 C0 A,0 CR,0 Cn+1 CnCn+1=? A-B A CR+1 CR CR=n+1? EndY N .A+B A A AC C 01 1000/11第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 41 浮点运算浮点加减运算对阶尾数求和规格化舍入溢出例题 P272 6.30 第 6章 计 算 机 的 运 算 方 法 42 机器指令指令系统指令的一般格式操作码地址码 第 7章 指 令 系 统 操 作 码 字 段 地 址 码 字 段 43 扩展操作码技术 第 7章 指 令 系 统 OP A1 A2 A3000000011110 A1A1A1 A2A2A2 A3A3A3A2A2A2 A3A3A3111111111111 000000011110111111111111 111111111111 111111111111 000000011111111111111111 111111111111 A3A3A 30000000111104 位 操 作 码8 位 操 作 码12 位 操 作 码16 位 操 作 码 最 多 15条 二 地 址 指 令最 多 15条 一 地 址 指 令16条 零 地 址 指 令典 型 例 题 7.1 44 寻 址 方 式寻找操作数的方式（立即数、寄存器、存储器）立即寻址寄存器寻址直接寻址间接寻址寄存器间接寻址 第 7章 指 令 系 统 相对寻址基址寻址变址寻址栈寻址 45 一条双字长的取数指令（LDA）存于存储器的100和101单元，其中第一个字为操作码和寻址特征M，第二个字为形式地址。
基址寄存器的内容为100，存储器各单元的内容如下图所示写出下列寻址方式中，取数指令执行结束后，累加器 ACC的内容立即寻址直接寻址间接寻址基址寻址400800 46 RISC 技 术 RISC（Reduced Instruction Set Computer） CISC（Complex Instruction Set Computer） 第 7章 指 令 系 统 。