计算机组成原理 第7章

1、第三章 存储系统,3.1 存储器概述 3.2 SRAM存储器3.3 DRAM存储器3.4 只读存储器和闪速存储器3.5 并行存储器3.6 Cache存储器,第3章 内部存储器,3.1 存储器概述,3.1.1 存储器分类 3.1.2 存储器的分级结构 3.1.3 主存储器的技术指标,半导体存储器 磁表面存储器,存储器分类,按存储介质分,随机存储器 顺序存储器,按存取方式分,任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关,只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关,只读存储器ROM 随机读写存储器RAM,按存储内容可变性分,半导体存储器 磁表面存储器,易。

2、1,第章 控制器,.1 控制器的功能与组成概述 .2 硬连线控制器 .3 微程序的控制器部件,2,6.1 控制器功能与组成,冯. 诺依曼结构的计算机“存储程序”计算机，设置内存，存放程序和数据，在程序运行之前将程序调入内存，然后执行程序。 计算机的功能是执行程序程序是具有一定功能依次排列起来的指令序列 计算机执行程序的基本过程从程序首地址开始执行第一条指令分步执行每一条指令，并形成下一条待执行指令地址自动地连续执行指令，直到程序的最后一条指令,3,1. 控制器功能与控制过程,(1) 能够正确自动连续执行指令按程序中设定的指令次序执行。

3、计算机组成原理,主讲教师：何霖,第八章,输 入 输 出 系 统,除了CPU和存储器两大模块外，计算机硬件系统的第三个关键部分既是输入输出模块，又称输入输出系统，简称为I/O系统。它包括I/O接口、I/O管理部件及有关软件，一个计算机系统的综合处理能力，系统的可扩展性、兼容性和性能价格比，都和I/O系统有密切关系。本章重点分析I/O与主机交换信息的三种控制方式（程序查询、中断和DMA）及其相应的接口功能和组成。,一、外围设备的定时方式,外围设备的种类相当繁多，各种设备的数据传输速率相差悬殊。如果把高速工作的主机同不同速度工作的外。

4、0习题 7一单选选择题12 计算机系统的输入/输出接口通常是 的交界面。A. CPU与存储器之间 B. 存储器与打印机之间C. 主机与外围设备之间 D. CPU 与系统总线之间13在具有中断向量表的计算机中，中断向量地址是 。A. 子程序入口地址 B. 中断服务程序的入口地址C. 中断服务程序入口地址的地址 D. 例行程序入口地址16如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求。若要调整中断事件的处理次序，可以利用 。A. 中断嵌套 B. 中断向量 C. 中断响应 D. 中断屏蔽18中断系统中的断点是指 。A子程序入口地址 B中断服务子程序。

5、第10章 输入输出（I/O）设备,天道酬勤,在计算机系统中CPU和主存构成计算机主体，称为主机，此外的输入/输出设备（I/O设备）都独立于主机之外，所以称为外部设备或外围设备，简称外设。外围设备是计算机和外界联系的桥梁，是计算机系统中不可缺少的组成部分。外围设备主要可分为两大类，一类是用于人机联系的输入/输出设备，如键盘、显示器、打印机等，这类设备与用户直接接触，对系统使用是否方便有很大影响；另一类是辅助存储设备，联机时作为主机的后援，不用时可取出，作为程序或数据文件的脱机保存副本。,10.1 概述,液晶显示器,打印机。

6、第八章 CPU 的结构和功能,8.1 CPU 的结构,一、 CPU 的功能,取指令,分析指令,执行指令，发出各种操作命令,控制程序输入及结果的输出,总线管理,处理异常情况和特殊请求,1. 控制器的功能,2. 运算器的功能,实现算术运算和逻辑运算,指令控制,操作控制,时间控制,数据加工,处理中断,二、CPU 结构框图,PC IR,ALU 寄存器,中断系统,1. CPU 与系统总线,CU 时序电路,8.1,2. CPU 的内部结构,8.1,1. 用户可见寄存器,(1) 通用寄存器,三、 CPU 的寄存器,存放操作数,可作 某种寻址方式所需的 专用寄存器,(2) 数据寄存器,存放操作数（满足各种数据类型）,两。

7、1,引 言,一、本课程在计算机系统中的位置,2,一、课程目标,1、结构与原理掌握建立计算机系统的整机概念；掌握计算机各部件的组成原理与技术；了解计算机系统组成与结构的新技术,2、分析与计算能力掌握对组成与结构进行性能分析的方法；通过量化计算，加深对组成原理的理解与掌握,3、应用与设计能力通过实验，培养逻辑设计及理论指导实践的能力,课程内容组织及要求,3,二、课程内容组织,第1章 计算机系统概论 计算机的模型、硬件组成，计算机的工作过程、性能指标,第3章 存储系统层次结构，RAM组成，主存、Cache、虚存的组成原理,第2章 数据。

8、第4章 机器数的运算方法及运算器,4.1 机器数的加减运算及其实现 4.2 定点乘法及其实现 4.3 定点除法及其实现 4.4 浮点数的算术运算 4.5 运算器的组成和结构 4.6 浮点运算器 习题,符号相同的两个原码相加，运算比较简单；符号不相同的两个原码相加，实际上就是做减法运算，而在计算机中实现减法运算是很复杂的。,4.1 机器数的加减运算及其实现 4.1.1 原码加法,1. 符号相同的两个原码相加 符号相同的两个原码相加，只要两个数的数值相加即可，其符号不变。 【例4.1】设X=+10001，Y=+01011，求Z=X+Y。 解： （+10001）+ （+01011）+11100 即Z。

9、1,第五章 中央处理器,2,5.1 CPU的结构与工作原理,一、CPU的功能与结构,1、CPU的功能,*指令控制：程序执行过程,、时长及次序,*操作控制：,*时间控制：,*数据加工：,*中断处理：,3,2、CPU的基本结构,*CPU基本结构：寄存器、运算器，CU、BIU、中断机构，通路,*CPU功能与组成部件：指令控制操作控制时间控制数据加工中断处理,PC、IR、指令译码器ID；,ALU及状态REG、REG组；,中断机构。,4,3、CPU的寄存器组织有用户可见寄存器和控制/状态寄存器两大类。,*用户可见寄存器： -存放地址及数据,条件码REG,数据REG,地址REG,通用REG,5,*控制/状态寄存。

10、第6章 控制器,6. 1 控制器概述 6. 2 硬联控制方式的控制器工作原理 6. 3 微程序控制方式的控制器工作原理,2019/7/27,第6章 控制器,6. 1 控制器概述,（一）控制器的功能和基本组成,CU的功能是，通过对指令的分析（译码），按照一定的时序，根据当前处理器的状态（标志），向计算机的各个部件（包括控制器本身）发出控制命令/信号（即微命令），部件接受微命令后进行的操作叫做微操作。为了对微操作进行时序控制，处理器用时钟信号CLK来控制每一个微命令的产生。,2019/7/27,第6章 控制器,6. 1 控制器概述,（一）控制器的功能和基本组成,2019。

11、现代计算机组成原理,潘 明 潘 松 编著,科学出版社,第 5 章,8位CISC计算机设计,5.1 8位CPU结构,图5-1 8位CPU的结构,5.1 8位CPU结构,1运算部件,2寄存器组,3指令寄存器,4程序计数器,5地址寄存器,5.1 8位CPU结构,6标志寄存器,7微命令产生部件,8时序系统,周期、节拍、脉冲等信号称为时序信号,5.2 指令系统的结构及功能的确,5.2.1模型机指令系统,一条指令必须包含下列信息,操作码,操作数的地址,操作结果的存储地址,下一条指令的地址,表5-1 指令的基本格式,5.2 指令系统的结构及功能的确,5.2.1模型机指令系统,表5-2 寄存器操作数,5.2 指令系统的。

12、第9章 输入输出系统,主要内容,计算机的输入输出系统简称为I/O系统，它包括I/O接口、I/O管理部件及有关软件，一个计算机系统的综合处理能力，系统的可扩展性、兼容性和性能价格比，都和I/O系统有密切关系 。 I/O接口 CPU与I/O接口之间的信息交换方式（程序控制方式、中断方式、DMA方式、通道方式、外围处理机输入输出方式） ,9.1 I/O接口的类型及其功能,I/O接口（Interface）是计算机主机（CPU）与外围设备的连接部件，它是CPU与外围设备进行信息交换时所必需的电路，主要用于解决不同设备与CPU之间的速度差异、数据变换与缓冲等问题。 9.1。

13、1,第三章 存储系统,2,3.1 存储系统概述,一、存储器分类,1、按存储介质分类存储介质必须有区别明显的两个物理状态(表示0/1),*半导体存储器：如内存；*磁性材料存储器：如磁盘、磁带；*光介质存储器：如光盘,2、按存取方式及功能分类,*顺序存取存储器(SAM)：按记录块为单位进行编址，存取时间与读/写头到访问地址的相对位置有关；*随机存取存储器(RAM)：按存储字为单位进行编址，存取时间与访问的地址无关(时间固定)；,3,3、按在计算机中的作用分类,*直接存取存储器(DAM)：信息存取区域定位与RAM类似，区域内操作与SAM类似；,*只读存储器(RO。

14、1,第二章 数据的表示和运算,2,2.1 数据的编码,一、数制及其转换,1、进位计数制*进位计数制：又称进制或数制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。有数码、基数和位权3个基本参数,*常用的4种进制：,*R进制数表示：(N )R=(kn-1k1k0.k-1k-2k-m)R=其中，ki0,1,(R-1),3,2、R进制数转换成十进制数,例1(101.01)2=(122+120+12-2)10=(5.25)10(3A.C)16 =(3161+10160+1216-1)10=(58.75)10,3、十进制数转换成R进制数 (1)十进制数整数转换成R进制数整数,例2,*转换规则：按位权展开,*整数转换规则：除基取余、上右下左,4,(2)十进制数小数。

15、1,第四章 指令系统,2,指令系统定义：机器指令要求硬件直接实现某种运算或操作的命令；指令系统所有机器指令的集合。,指令系统与软硬件关系：,4.1 指令系统组成,指令系统是软硬件交界面,3,一、指令功能,1、指令的操作数,*操作数类型：所有种类的数据表示，通常有定点/浮点数、逻辑数、字符、地址等；,*操作数长度：部分种类有几种长度，如定点/浮点数及逻辑数等,4,2、指令的操作*指令操作类型软件中使用频率较高的基本操作；如数据传送、算逻运算、转移控制等种类,课件约定第A个寄存器的地址用RA表示、内容用(RA)表示；第A个主存单元的地址。

16、计算机组成原理,第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统 第九章 并行组织,目录,教材 白中英，计算机组成原理网络版，科学出版社，2002 参考书 石磊，计算机组成原理第2版, 清华大学出版社，2006 钱晓捷，微型计算机原理及应用, 清华大学出版社，2006 王爱英,计算机组成与结构第3版, 清华大学出版社，2001 白中英 邝坚，计算机组织与结构网络版，科学出版社，2003,第七章 外围设备,除了CPU和主存外，计算机系统的每一部分。

17、指 令 系 统,第 七 章,作业题：3，4，5，6，7，8，13，14，15，16，20，21,3.指令字长：7.1.2节(P304)机器字长：1.3.1节(P17)存储字长：P134.解：零地址指令的操作数的地址隐含在堆栈指针SP中(P303)一地址格式的另一个操作数通常可采用隐含寻址。举例参照P312.,5.解：二地址指令操作数的物理地址用地址码给出，可以是主存的地址，也可以是寄存器的地址，甚至可以是I/O设备的地址。（P302）,6. 某指令系统字长为16位，地址码取4位，试提出一种方案，使该指令系统有8条三地址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。 解：三地址指令格式如。

18、计算机组成原理,Principles of Computer Organization,广义双语教学课程,青岛理工大学 校级精品课程,2,第七章 存储系统,存储系统的层次结构,高速缓冲存储器 Cache,Memory System,复习,3,评价存储器性能的主要依据是容量，速度，价格。,主存储器容量 SM = W l m,=存储器字长每个存储器的字数并行工作的存储器个数,设计存储系统的主要目标是：在尽可能低的价格下提供尽可能高的速度及尽可能大的存储容量。,存储层次 Memory Hierarchy,存储体系（存储层次）是从系统结构上，通过软硬结合，把不同速度的存储器统一成一个整体。,使得从整体来看。

19、第7章 总线系统,主要内容,总线的基本概念和结构形态 总线接口 总线的仲裁、定时与数据传送 典型总线标准 PCI总线和AGP总线 ,7.1 总线的基本概念,在计算机系统中，各部件之间传输信息的通路叫总线。即一个或多个信息源传送信息到多个目的地的数据通路。它和一般传输线的不同之处在于，可以把来自不同的源部件的信息，集中在一组统一的传输线上，分时送往不同的部件，由于CPU本身也是由多个小部件组成的，所以CPU的各个部件（如内部寄存器和算术逻辑部件）之间也要用总线相连，这种位于芯片内部的总线叫内部总线（片内总线）。还有连接计算。