兰大计算机体系讲义
兰州大学 计算机专业(本科) 计算机体系结构 教学标准
兰州大学计算机科学与技术专业(本科)《计算机体系结构》教学标准目录一. 课程基本信息二. 课程的性质、地位与任务三. 教材与主要参考书四. 计划学时与学时分配五. 课程内容与要求第 1 章计算机设计基础第 2 章指令集的设计第 3 章CPU 的设计第 4 章流水线技术第 5 章存储器层次结构第 6 章计算机输入/输出系统第7 章网络并行计算系统第8 章多处理器计算机结构六. 教学环节七. 实验环节八. 考试要求九. 其它相关说明一. 课程基本信息课程编号：2043061课程名称：计算机体系结构课程英文名称：Computer Architecture课程性质：指定选修课先修课程：数字逻辑；计算机组成原理；概率论与统计；数据结构；操作系统；编译原理。
适用专业：计算机科学与技术专业、通信工程专业开课学期：第七学期学时：72（54）学分：4（3）二. 课程的性质、地位与任务计算机系统结构是计算机科学与技术领域的重要学科，也是高等院校计算机系本科生和研究生学习设计、分析和评价计算机的主干课程。
许多著名的院校作为研究生入学考试课程之一。
该课程以讲授计算机系统结构的基本概念和基本原理为主，而不是完整介绍各种系统结构，即不是以具体的机器为实例进行教学。
在教学中引进定量原理，让学生学会如何测试实际机器，分析实际机器，分析计算机设计中遇到的各种限制因素，培养正确选择各种折衷方案的能力。
强调计算机系统结构与操作系统和编译系统的相互关系，充分反映出计算机系统结构不是单纯的硬件课程，而是硬件和系统软件的结合点，因此本课程不仅适用于培养系统结构和芯片设计工程师和计算机系统工程师，而且也适用于培养编译系统和操作系统工程师。
三. 教材与主要参考书1.教材：《计算机体系结构》石教英等著杭州:浙江大学出版社,1998[1版].2.参考书：①《计算机系统结构—量化研究方法》（第三版）(美)J ohn L.H e nn e ss y D av i dA.P a tt e r s on著郑伟明、汤志忠、汪东升译电子工业出版社,2004[1版].②《高级计算机体系结构》(美)K a i H w a ng著ADVANCED COMPUTER ARCHITECTURE 机械工业出版社,1999[1版].③《计算机系统结构》郑伟民、汤志忠著清华大学出版社,1998[2 版].④《计算机系统结构》李学干著西安电子科技大学出版社,2000[3 版].⑤《计算机体系结构》张晟曦著高等教育出版社,2000[3 版].[21 世纪教材]四.计划学时与学时分配1.教学建议《计算机体系结构》课程分经典教案面授和电子教案面授两种。
大学计算机基础计算机的系统组成及工作原理课件
操作系统
进程管理
负责分配CPU时间给各个进程，并协调进程 间的通信。
内存管理
负责分配和管理内存空间，包括内存的分配 和回收。
文件管理
负责管理计算机中的文件，包括文件的创建 、删除、修改和查找等操作。
设备管理
负责管理计算机中的设备，包括设备的驱动 、设备的分配和回收等操作。
02
计算机工作原理
二进制数的概念与运算
计算机病毒的传播途径
包括通过电子邮件附件、网络下载、移动存储设备等途径传播。
防治措施
包括安装防病毒软件、定期更新病毒库、不随意打开未知来源的链 接或文件、及时备份重要数据等。
网络安全与防范措施
1 2
网络安全定义
网络安全是指保护网络系统免受未经授权的访问 、攻击和使用，确保网络的可用性和机密性。
常见的网络攻击手段
CAM（计算机辅助制造）
将设计好的产品通过计算机控制的生产设备制 造出来，实现自动化生产。
CNC（数控机床）
通过计算机编程控制机床进行加工制造，提高加工精度和生产效率。
04
信息安全与防护
信息安全概述
信息安全定义
信息安全是指保护信息系统免受 未经授权的访问、使用、泄露、 破坏、修改，或销毁，以确保信 息的机密性、完整性和可用性。
存储器
用于存储数据和程序，包括内存储器和外存 储器。
总线
连接各个部件，传输数据和控制信号。
软件系统
01
02
03
系统软件
包括操作系统、编译器、 数据库管理系统等，用于 管理和控制计算机硬件资 源。
应用软件
针对特定领域或特定任务 开发的软件，如办公软件 、图像处理软件等。
软件开发工具
计算机体系结构完整讲义ppt课件
• 计算机的更新换代
– 第一代：电子管计算机 – 第二代：晶体管计算机
硬件设计公理： 越小越快
– 第三代：中小规模集成电路
– 第四代：大或超大规模集成电路
– 第五代：VLSI(甚大规模集成电路)
计算机性能的大幅度提高和更新换代，一方面依靠 器件的不断更新，同时也依赖系统结构的不断改进。
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二 按计算机系统成本分类
• 是对计算机系统中各机器级之间界面的划 分和定义，以及对各级界面上、下的功能 进行分配
– 1964年，IBM/360系列机的总设计工程师G.M. Amdahl、G.A. Blauw、F.P. Brooks等人提出。 也称体系结构。
– 是从程序员的角度所看到的系统的属性，是 概念上的结构和功能上的行为
• 1.2.2 计算机系统的设计方法
• ---软硬件舍取的基本原则 • ---计算机系统设计者的主要任务 • ---计算机系统设计的基本方法 （三种）
• 计算机语言：是用以描述控制流程的、 有一定规则的字符集合
– 语言不是专属软件范畴，可以介属于计算机 系统的各个层次，具有不同作用
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1.1.1计算机系统的多级层次结构
从使用语言的角度上，将计算机系统 看成按功能划分的多级层次结构
机器、汇编、高级、应用语言
低级
高级
后者比前者功能更强、使用更方便；
而前者是后者发展的基础，在单条指令的 执行速度相比较，前者更快。
•第1章 •第2章 •第3章 •第4章 •第5章 •第6章
计算机系统设计基础 数据表示与指令系统性能分析 流水技术和向量处理 阵列计算机 多处理机系统 数据流计算机
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第1章 计算机系统设计基础
• 1.1 计算机系统的基本概念 • 1.2 计算机系统的设计技术 • 1.3 计算机系统的性能评价 • 1.4 计算机系统结构的发展
大学计算机基础 南京师范大学出版社 第五章 多媒体技术基础
另一种抹音方法是直流饱和抹音法，它是让直流电流通过消音磁头线圈产生一个足以使磁带上磁性材料饱和磁化的磁场。
当磁带通过消音磁头缝隙时，磁带上所有磁性材料复制的剩磁都达到饱和。
这样磁带上各处磁通量一致，放音时就不可能产生感应电信号了。
这种抹音方式常与直流偏磁方式相结合使用，使录音机简单而经济。
其缺点是在磁带上仍余留有少量信号。
此种方法在录音设备中很少采用，只是偶见与简易盒式录音机中。
2、数字音频基础传统的信号都是以模拟手段进行处理的，称为模拟信号处理。
模拟音频信号处理有很多弊端，如抗干扰能力很差，容易受机械振动、模拟电路的影响产生失真，远距离传输受环境影响较大等。
数字信号是以数字化形式对模拟信号进行处理，它在时间和幅度上都是离散的。
把模拟的电信号变为数字电信号这一过程称为模拟信号数字化，即模/数转换（A/D）。
(A/D）转换通常次啊用PCM（脉冲编码调制）技术来实现。
A/D转换过程包括三个阶段，即取样、量化、编码。
a、取样取样也叫采样，是指将时间轴上连续的信号每隔一定的时间间隔抽取出一个信号的幅度样本，把连续的模拟量用一个个离散的点来表示，使起称为时间上离散的脉冲序列。
乃奎斯特取样定理：要想取样后能够不失真的恢复出原信号，则取样频率必须大于信号最高频率的两倍，即fs>2fm 式中，fs表示取样频率，fm为原信号频率。
b、量化所谓量化，就是度量采样后离散信号幅度的过程，度量结果用二进制数来表示。
量化精读就是度量时分级的多少。
c、编码抽样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。
声音的三个要素（响度、音调、音色）可以由传声器转变成相应的电流的三个特性（幅度、频率、波形）。
3、数字音频信号的压缩编码在对数字音频信号进行存储和传输是，通常要对其进行压缩编码和纠错编码。
压缩编码的目的是降低数字音频信号的资料量和数码率，以提高存储和传输的有效性；纠错编码的目的是为信号提供纠错、检错的能力，以提高存储和传输的可靠性。
计算机导论(第5版 方英兰)第6章 计算机系统的软件
办公软件套件
一类日常办公用的软件，包括字处理软件、电子表格处理软件、演示文稿制作软件、个 人数据库和个人信息管理软件等。 常用的办公软件套件有Microsoft公司的Office，Lotus公司的SmarTsuits，金山公司 的WPS等。
金山的功臣，WPS之父
为了理想不求回报，淡泊名利、精益求精的大国工匠精神
第6章 计算机系统的软件
6.1 计算机软件概述
01 02 03 04
什么是软件
软件的分类
常用软件简介
计算机系统 的组成
6.1 计算机软件概述 教学 引入
在前面，我们学习了计算机的内部组成，那么是谁控制这些硬件让 它为我们服务？
6.1 计算机软件概述
6.1.1 什么是软件
程序作为商品以有形介质为载体进行交易，称做软件。即软件是指 为运行、维护、管理及应用计算机所编制的所有程序及其文档资料 的总和。 软件的特性：
程序开发集成环境
编程语言一般以一个集成环境的形式出现的，在这个集成环境中，包含了语言编辑器、 调试工具、编译工具、运行工具、图标图像制作工具等。 在Windows环境下，常用的应用程序开发环境有Microsoft的Visual Studio开发套件， 其中包括Visual C++，Visual C#，Visual Basic，Visual F# 等开发工具。
6.1 计算机软件概述
6.1.3 常用软件简介
多媒体处理软件
在CPU（如Intel的MMX，AMD K6，PⅢ，PⅣ等）一级已提供多媒体指令，实现了 对多媒体的直接支持，因而使多媒体处理软件成为应用软件中的一大类别。 多媒体处理软件主要包括图形处理、图像处理、动画制作、音频和视频处理、桌面排版 软件等。
第2章计算机体系结构与组织-HuJun-南京航空航天大学
– 抽象并不局限于计算机、科学、技术，其实它在我们日常生活中无 处不在（如：ATM取款机、电器设备、吃饭、穿衣，…）.
– 计算机及其软件系统非常集中的、非常精巧的体现了人类处理复杂 系统的抽象能力.
– Xi：权（每一固定位置对应的单位,如: 102 ,101 , 22 , 21 , 等）
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2.3 数的表示及数制转换 （续）
计数规则：逢基数进一 十进制系统中，进位原则是“逢十进一” 在二进制系统中，其进位原则是“逢二进一”
日常生活中常用十进制数；计算机内所有数据都是以二 进制代码的形式存储、处理和传送 在输入/输出或书写时，为了用户方便，也经常用到八 进制和十六进制；“逢八进一”； “逢十六进一”
– 抽象能让我们忽略复杂设备的内部细节，而将其作为一个单一的可 理解单元。正是通过这种抽象机制，复杂的系统才能被设计和生产 出来.
– 具备抽象的能力也是人类区别于其他自然界动物的本质特征之一.
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2.1.2 计算机的软件系统(续)
• 计算机科学中的核心概念 –抽象(abstraction)
例2：将十六进制数2AE.4转换为十进制数 解： 2AE.4H =2×162+10×161+14×160+4×16-1 =512+160+14+0.25 =686.25
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二进制与十六进制的相互转换
方法：四位二进制对应一位十六进制（整数部分 从右到左，小数部分从左到右）
例1：将1011101001.110101B转换为十六进制数
第8章李学干,计算机系统结构南航课件
第 8 章 具有现代特色的计算机
从归约的角度来理解，函数是一种特殊的表达式， 即为有 局部变量的表达式。例如，经DEF f(x)=x+z定义后，使表达式
第 8 章 具有现代特色的计算机
8.2.4 数据流机器存在的问题
(1) 数据流机主要目的是为了提高操作级并行的开发水平， 但如果题目本身数据相关性很强，内含并行性成分不多时，就 会导致数据流机的效率反而不如传统的Von Neumann型机器的 高。 (2) 在数据流机器中为了给数据建立标记并识别和处理该
行进程的结点机安排成紧靠该进程所需用的数据，并使运行
时需相互通信的进程所占用的处理机也靠近。此外还应尽可
能使各个处理机的负荷平衡。
第 8 章 具有现代特色的计算机
根据机器内部对函数表达式所采用的存贮方式不同，将 归约方式又分成了串归约(String Reduction)和图归约(Graph Reduction)两类。 为说明这两种归约方式的区别，仍以表达式 z=(y-1)*(y+x)为例。 假定x和y分别赋以 2 和 5。
第 信息处理与智能机
具有智能的计算机主要应当是一个知识信息处理系统。
在这样的系统中，必须解决好有关知识的获取、 知识的表 示、 知识的存贮、知识的处理和知识的应用等诸方面的问 题， 使计算机能更好地模拟人类大脑的思维活动，提高学 习、 推理、 判断和问题求解的能力。
第 8 章 具有现代特色的计算机
图 8.27 表达式在细胞归约机中的存贮形式
大学计算机基础教程
5. 阅读版式视图
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4.1 Word 2003简介
4.1.3 Word 2003文档的显示方式
在不同的显示方式中，还可以选择文档结构图、缩略图和 全屏显示来掌握文本的结构。
将屏幕分成左右两部分，左边用于显示文档的标题和结构 ，右边显示文档的内容。 可用于除Web显示外的其他显示，也将屏幕分成左右两部 分，左边显示文档的多个缩略页面，右边显示文档内容、 将菜单栏、工具栏、标尺、状态栏等都隐藏起来，对文本 的操作采用键盘命令。
4.5 使用表格 4.6 在文档中插入对象 4.7 文档的预览、打印 4.8 模板的使用
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4.2 文档的基本操作关来自文档保存文档写操作 写操作 磁 盘
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第4章 文字处理软件Word 2003
4.1 Word 2003简介
4.2 文档的基本操作
4.3 文本的编辑 4.4 文本的排版 4.5 使用表格 4.6 在文档中插入对象
4.7 文档的预览、打印
4.8 模板的使用
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1. 文档结构图
2. 缩略图
3. 全屏显示
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第4章 文字处理软件Word 2003
4.1 Word 2003简介
4.2 文档的基本操作 4.2.1 创建新文档 4.2.2 打开文档 4.2.3 保存文档 4.2.4 多文档切换 4.2.5 关闭文档 4.3 文本的编辑 4.4 文本的排版
计算机体系结构课件
输入输出系统是计算机中用于接收外部输入（如键盘、鼠标、传感器等）和输 出数据（如显示器、打印机、音响等）的硬件设备。输入输出系统的性能和可 靠性对计算机的整体性能和使用体验至关重要。
总线与接口
总结词
总线与接口是计算机中用于连接各个部件并进行通信的通道。
详细描述
总线与接口是计算机中各个部件之间进行通信的通道。总线是连接各个部件的公共通道，而接口则是 连接外部设备和计算机的通道。通过总线与接口，各个部件之间可以相互通信并协同工作，实现计算 机的整体功能。总线与接口的性能和稳定性对计算机的整体性能和使用体验至关重要。
长电池寿命。
扩展功能
03
通过增加输入输出接口、支持多种数据类型等，可以扩展计算
机的功能和应用范围。
计算机体系结构的分类
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按指令集分类
可以分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令 集计算机（RISC）。
按数据类型分类
可以分为固定长度数据和可变长度数据。
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按寻址方式分类
可以分为直接寻址、间接寻址和基址加变址寻址 等。
03
计算机指令系统
指令集架构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
复杂指令集架构 (CISC)
提供了许多复杂的指令，能够执行各种高级操作。
精简指令集架构 (RISC)
只包含简单的、基本的指令，强调通过并行处理加快执行速度。
超长指令集架构 (VLIW)
通过将多个操作数和操作码放入一个指令，实现并行处理。
指令格式与寻址方式
固定长度的指令格式
可重构计算面临着能效、可扩展性、编程模型等方面的挑 战，如何设计更高效的
THANKS
感谢观看
详细描述
存储器是计算机中用于存储数据和程序的硬件设备。根据存储速度、容量和价格的不同，计算机中存在多种类型 的存储器，如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓存（Cache）等。存储器的容量和速度 对计算机的性能有很大的影响。
第4章李学干,计算机系统结构南航课件
第4章 存贮体系
图 4.14 主存页面表
第4章 存贮体系 替换算法一般是通过用典型的页地址流模拟其替换过程， 再根据所得到的命中率的高低来评价其好坏的。当然影响命 中率的因素除了替换算法外，还因地址流、 页面大小、主存 容量等不同而不同。 设有一道程序，有1至5共5页，执行时的页地址流(即执行 时依次用到的程序页页号)为：
第4章 存贮体系
图 4.11 全相联映象
第4章 存贮体系
图 4.12 目录表法
第4章 存贮体系 要想把该道程序的虚页调入主存，必须给出该页在辅存中 的实际地址。为了提高调页效率，辅存一般是按信息块编址的， 页且让块的大小通常等于页面的大小。以磁盘为例，辅存实 (块)地址Nv 的格式为
d
Nv
磁盘机号
图 4.37 组相联映象规则
第4章 存贮体系
图 4.38 组相联地址变换示意图
第4章 存贮体系
图 4.39 组相联地址变换的一种实现方式
第4章 存贮体系
图 4.40 组相联映象的另一种方案
第4章 存贮体系
图 4.41 组相联另一种方案的地址变换过程
第4章 存贮体系 4. 段相联映象
图 4.42 具有每段Z个块的段相联映象
2, 3, 2, 1, 5, 2, 4, 5, 3, 2, 5, 2
第4章 存贮体系
图 4.15 3种替换算法对同一页地址流的替换过程 种替换算法对同一页地址流的替换过程
第4章 存贮体系
图 4.16 命中率与页地址流有关
第4章 存贮体系
图 4.17 FIFO法的实页数增加， 命中率反而有可能下降
1. 页面失效的处理 发生页面失效之后，还应解决如何保存好故障点现场以及 故障处理完，如何将当前所需的页面调入主存，恢复好故障点 现场的问题， 以便能从故障点处继续执行这条指令。目前大多 数机器都采用后援寄存器技术。把发生页面失效故障时指令的 全部现场都保存下来。在处理完此故障，并把所需要的页调入 主存之后，取出后援寄存器的内容恢复故障点现场，然后从故 障点处继续执行完该条指令。也有的机器同时采用一些预判技 术。例如，在执行字符串指令前，预判字符串操作数的首尾字 符所在页是否都已在主存中。 如果是，才执行这条指令。否则， 只要有一个字符还未装入主存， 就发页面失效故障请求。等到 把该页调入后， 才开始执行这条字符串指令。
计算机基础必考知识初中兰州版
计算机基础必考知识初中兰州版1.计算机基本概念-计算机的定义和特点：计算机是一种能够按照预定程序自动进行信息处理的电子设备，具有高速、精确和大容量等特点。
-计算机的组成：计算机由硬件和软件两部分组成，硬件包括中央处理器、内存、存储器、输入设备和输出设备等，软件包括系统软件和应用软件。
2.计算机的操作系统-操作系统的定义和作用：操作系统是计算机系统中最基本的软件，它负责管理和控制计算机的硬件资源，为用户和应用程序提供运行环境。
- 常见的操作系统：Windows、Mac OS、Linux等。
3.计算机网络-网络的定义和特点：网络是将地理位置上分散的计算机系统通过通信设备连接起来，实现信息的共享和资源的共享。
-常见的网络拓扑结构：总线型、环形、星形、树形和网状等。
-常见的网络协议：TCP/IP、HTTP、FTP等。
4.计算机存储器-存储器的种类：主存储器和辅助存储器。
主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），辅助存储器包括硬盘、U盘、光盘等。
-存储器的特点和作用：存储器是计算机的核心部件，用来存储和读取数据，具有容量大、读写速度快和非易失性等特点。
5.计算机输入输出设备-常见的输入设备：键盘、鼠标、触摸屏等。
-常见的输出设备：显示器、打印机、音响设备等。
6.计算机编程语言- 常见的编程语言：C语言、Java、Python等。
-编程语言的作用：编程语言是计算机与人进行交互的一种方式，它用来告诉计算机要做什么。
7.常用的办公软件- 文字处理软件：Microsoft Word、WPS等。
- 电子表格软件：Microsoft Excel、WPS等。
- 演示软件：Microsoft PowerPoint、WPS等。
8.计算机安全和网络安全-计算机安全的概念和重要性：计算机安全是指保护计算机系统不受非法侵入、破坏、破解和病毒的攻击。
保护计算机安全是保护个人、组织和国家信息安全的重要手段。
-常见的网络攻击方式：病毒、木马、钓鱼、DDoS攻击等。
2023-2023兰州大学计算机806计算机专业基础考研经验
2023-2023兰州大学计算机806计算机专业基础考研经验兰州大学计算机806计算机专业基础兰州大学计算机专业初试的基本情况（重点介绍）：兰州大学信息院计算机专业课考研考的还算简单，考的是806计算机专业基础，包括数据结构，操作系统和计算机组成原理，参考书大家可以在网上找到，有《操作系统》，汤子瀛，西安电子科技大学出版社；《数据结构》，严蔚敏，清华大学出版社；《计算机组成原理》，白中英，第三版，科学出版社（还有本计算机组成原理试题解析可以买来学习一下）。
兰州大学计算机专业复试的基本情况（重点介绍）：兰州大学，复试调剂可谓是千军万马过独木桥，虽说一志愿人数多，但不代表学院不给调剂名额给更牛逼的人啊，学硕专硕都有优秀学子调剂过来的啊各位，这点得重视了，按照学长们的说法，本科985调剂过来的怕得320+，211的得多20-30分以上，其他高校想要有复试机会去调剂基本不可能了。
初试和复试各占50%，有听力，笔试，机试和面试这几个部分，我考的专硕复试笔试是计算机网络，由于复试竞争激烈，针对计算机网络大家可以参考王道408计算机网络部分，在这个基础上再加深自己的认识，计算机网络重点大题有IP与TCP还有滑动窗口协议，各种各样协议多得是，我们在复习的时候要清楚知道协议的作用和位置，上机考试我选择的是C语言程序设计，考的是编程能力，编程能力优秀是计算机专业特别看重的，机试也是众多计算机高校必备的一道手续，可见编程能力的重要性了！听力和6级类似，由于有那么一点难度，时间急促的大都放弃了，因为分数占比低，面试就是普通的面试，有自我介绍，还有其他再正常不过的问你本科的情况或者有没有拿的出手的实习经验等等这些不多言了，专业课面试，会有初试和复试科目问题，和我们平时的复习得好与坏很有关系，其他更具体的细节可以找学长具体聊。
公共课方面（简单介绍）数学，由于老牌985，单科划线一定要过！而数学是最重要的一门，重要性堪比专业课计算机专业基础，千万不要玩火！我个人觉得，复习数学不要舍不得花钱，我是报了新祥旭数学一对一辅导的，课上跟着老师走，课后看看一些网络视频，并且记录一些笔记。
计算机体系结构(张晨曦)第3章 PPT
当以后运算器需要该操作数时，就可以直接从
先行读数站取得，而不必去访问主存。
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Computer architecture
后行写数站
3.1 重叠执行和先行控制
作用：接收从运算器送来的结果数据，并负责将之 写入主存。 后行：因为站在运算器的角度来看，结果数据不是在 相应的指令运算完后立即写入主存，而是由后行写数 站滞后写入的。 每一个存储单元由3部分组成： 后行地址字段、后行数据字段、标志字段 每当从运算器接收数据时，将之放入后行数据字 段，并把相应的数据有效标志置位。后行写数站的控 制逻辑自动向主存发出写数请求。当写数据操作完成 后，也要置位有关标志。
Computer architecture
4. 一次重叠执行方式
指令的执行过程
取指令 k 分析 k 执行 k
3.1 重叠执行和先行控制
取指令 k+1 分析 k+1
执行 k+1 取指令 k+2 分析 k+2 执行 k+2
执行第k条指令与取第k+l条指令同时进行。
（一种最简单的重叠方式）
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Computer architecture
3.1 重叠执行和先行控制
如果执行一条指令的3个阶段的时间相等，都是
t，则执行n条指令所花的时间为 T=(1+2n)t
优点
程序的执行时间减少了近1/3。 功能部件的利用率明显提高。 需要增加一些硬件，控制过程变复杂了。
缺点
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Computer architecture
指令分析部件和指令执行部件存在相互等待的时候，会出 现部件空闲的情况。
计算机系统概论讲义共56页
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。如乐之者。——孔子
计算机系统概论讲义
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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计算机基础课件南大科院老师制作
96×96/8=1152(B) 等 ， 可 见 点 阵 数 越
大，所占字节数越多。
精选课件
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（七） 汉字字库
汉字库可分为2类： 1．硬字库：将汉字的点阵数据写到 ROM或EPROM只读存储器中，一般称 为硬字库或汉卡。现在基本上已淘态。 2．软字库：汉字字库以数据文件形式存 储于磁盘上，汉字操作系统启动，就调 入内存，这种汉字库称为软字库。
简称内码。当汉字用处部码输入计算机 后，要转换成内部码，才能存储、运算、 传输等处理。一个汉字的内码规定为2 个字节
精选课件
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（六） 汉字编码名称（4） 字型码
字型码提供汉字输出时字型还原，
所以字型码实际上是一种字模。它有
矢量形式和点阵形式两种。点阵形式
有多种，每种点阵形式都能计算出它 的字节数。例 16×16点阵，字节数为： 16×16/8=32(B)，48×48/8=288(B)，
上病毒，立即采取防治措施；如果已经感染上病毒 ，要及时清除病毒。
精选课件
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7、杀毒工具
1）使用杀毒软件
目前广泛使用的杀毒软件有：KV3000，金山毒霸、瑞 星防毒卡、Kill等。
2）采用防毒卡防毒
这是一种硬件防毒措施。在计算机里安装防毒卡，它能够 时刻监视计算机系统的运行情况，发现异常情况立刻会报 警，并且具有自动杀毒的功能
精选课件
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3.2 五笔字型输入法要点（2）
一般汉字的折分原则 1．能散不连 例：非、严、占等 2．兼顾直观 例：生、醒、武等 3．能连不交 例：于、天、丑等 4．取大优先 例：平、牛、失等
精选课件
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3.3 五．成字字根输入法
3．简码输入法(包括一级、二级、和 三级简码)
第1章(1)计算机基础课件_南大科院老师制作
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计算机系统组成
• 1、 计算机硬件系统 • 2、计算机软件系统
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计算机硬件系统
诺伊曼) 计算机三个重要基本思想 (冯·诺伊曼) 冯 诺伊曼
1 存储程序 把程序和所需数据事先以一定顺序存储在计算机的存储器 运行时从存储器中逐一取出程序中一条条指令,并实现其 中,运行时从存储器中逐一取出程序中一条条指令 并实现其 运行时从存储器中逐一取出程序中一条条指令 基本操作 2 二进制的特点 只有两个数字0和 只有两个数字 和1, 可表示具有两个不同的稳定的物理状态 计算机硬件组成 计算机硬件由5个部分组成 输入设备、运算器、存储器、 个部分组成： 计算机硬件由 个部分组成：输入设备、运算器、存储器、控 制器和输出设备。 制器和输出设备。 3
计算机发展经历的几个阶段
• (1) 第一代——电子管计算机 • 时间:1946-1958年 • 标志:基本电子元件是电子管 • 内存:水银延迟线 • 外存:磁鼓、纸带、卡片、磁带 • 速度:每秒几千到几万次基本运算 • 软件:二进制的机器语言/汇编语言 • 特点:体积大/耗电多/速度低/造价高/使用不 便
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第一台计算机的诞生的基本情况
1．古代计算机的发展 (1) 计算工具的发明。第一项发明是珠算盘 ；第二项 发明是计算尺 。 （2）帕斯卡的加减法机械式计算机的发明。 （3）莱布尼兹的四则运算机械式计算机的发明。 2．近代计算机的发展 （1）查尔斯·巴贝奇发明的机械式差分机和分析机。 （2）艾肯发明使用机电方法实现分析巨型化 主要指运算速度、存储容量和功能而言 （2） 微型化 主要指从台式向便携机、掌上机、膝上机发 展 （3） 网络化 信息时代离了开网络，共享资源 （4） 智能化 返回 越来越具有人的智能
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第1章 章
计算机设计基础
一个计算机设计者首先应该知道：设计一台计算机应经过哪几个过程， 一个计算机设计者首先应该知道：设计一台计算机应经过哪几个过程，首先 应做什么工作，一台计算机应有怎样的功能，如何评价这些功能， 应做什么工作，一台计算机应有怎样的功能，如何评价这些功能，以及一台计算 机的成本构成。 机的成本构成。
第 三 讲 （ 2 周）
一、知识点 1. 构成计算机的成本组合 2. 用系统结构知识选购计算机 二、重点与难点
2006年 2006年9月12日 12日
1. 了解器件成本、直接成本、间接成本、报价单价格。 了解器件成本、直接成本、间接成本、报价单价格。 2. 了解用系统结构知识(多余的功能是浪费、针对应用范围选择程序、考虑 了解用系统结构知识 多余的功能是浪费、针对应用范围选择程序、 用系统结构知识(
第2章 章
指令集的设计
1. 指令集的设计原则 操作系统、 2. 操作系统、编译方法和系统结构的 相互影响 3. 指令系统的测量方法 计算机处理器 4. RISC设计思想
设计的蓝图
本章要点：介绍指令集的设计原则、 本章要点：介绍指令集的设计原则、操作系统和编译
方法与系统结构的相互关系、指令系统的测量方法、 方法与系统结构的相互关系、指令系统的测量方法、 简要介绍RISC设计思想。 设计思想。 简要介绍 设计思想
课程类型： 课程类型：指选课 课程编号： 课程编号： 2043061
计算机体系结构
Computer Architecture
2006年9月第 版 年 月第 月第6版
兰 州 大 学
信息科学与工程学院计算机科学系 2006年9月—2007年1月 年 月 年 月
主讲： 主讲：林 和(tel:8914000-8518) e_mail:linhe88@ 时间：周二(1-2:1、2、基地班 教室 榆中A302 3-4: 3、4班 教室 榆中B505 ) 教室: 时间：周二 、 、 、 班 教室: 单周四(3-4:1、2、基地班 1-2: 3、4班 教室 榆中A601 ) 单周四 、 、 、 班 教室:
第3章 章
CPU的设计 的设计
1. 引言 2. 数据通路 3. 指令执行原理 4. 控制器 控制器设计 5. 中断 综合应用： 6. 综合应用：一种控制器的设计
本章要点： 样机指令集为例介绍处理器 本章要点：以RISC样机指令集为例介绍处理器 样机指令集为例
数据通路和控制器设计，以及中断系统。 数据通路和控制器设计，以及中断系统。 设计
基础技术包括流水线处理的基本原理和流水线的动态调度、 基础技术包括流水线处理的基本原理和流水线的动态调度、 指令级并行性的开发和非线形流水线等内容。 指令级并行性的开发和非线形流水线等内容。
第 九 讲 （ 7 周）
一、知识点 1. 流水线处理的基本原理 二、重点与难点 1. 掌握流水线处理的基本结构与时空图； 掌握流水线处理的基本结构 时空图； 基本结构与 线性流水线和非线性流水线的区别 的区别； 线性流水线和非线性流水线的区别； 流水状态图与流水的功能状态图 状态图与流水的功能状态图。 流水状态图与流水的功能状态图。
第 十 讲 （ 8 周）
一、知识点 1. 流水线工作的主要障碍 流水线竞争 流水线工作的主要障碍—流水线竞争
2006年10月24日 2006年10月24日
二、重点与难点 1.由资源缺乏引起的资源竞争 导致指令形成重叠执行的结构竞争 引起的资源竞争,导致指令形成重叠执行的结构竞争; 由资源缺乏引起的资源竞争 导致指令形成重而引起的数据竞争 由指令间数据相关而引起的数据竞争；
第 七 讲 （ 6 周）
一、知识点 1. 数据通路 2. 指令执行原理 3. 硬连线控制、微程序控制。 硬连线控制、微程序控制。 二、重点与难点
2006年10月10日 2006年10月10日
1. 以RISC样机指令集为例理解处理器数据通路和指令执行原理 RISC样机指令集为例理解处理器数据通路和指令执行原理 2. 掌握硬连线控制、微程序控制。 掌握硬连线控制、微程序控制。 三、应记住的一些的概念 1. 什么是 什么是CPU的CPI与时钟频率 的 与时钟频率? 2. 什么是数据通路及控制器 什么是数据通路 控制器? 数据通路及 3. 什么是控存？ 什么是控存 控存？
第 四 讲 （ 3 周）
一、知识点 1. 计算机指令集的设计原则 二、重点与难点
2006年 2006年9月12日 12日
1. 理解指令的分类、指令设计的原则、操作数的确定、寻址方式和 理解指令的分类、指令设计的原则、操作数的确定、 指令长度的确定。 指令长度的确定。 三、应记住的一些的概念 1. 什么是基本指令、专用指令与特权指令 什么是基本指令 专用指令与特权指令? 基本指令、 2. 什么是GPR型计算机 什么是GPR型计算机? GPR型计算机 3. 什么是存储器地址、I/O地址、寄存器地址 什么是存储器地址 I/O地址 寄存器地址? 存储器地址、 地址、 4. 什么是寻址方式 什么是寻址方式 寻址方式? 外部对齐与 5. 什么是外部对齐与内部对齐 什么是外部对齐 内部对齐? 6. 什么是移位对齐与网络对齐 什么是移位对齐 网络对齐? 移位对齐与
第 五 讲 （ 3 周）
一、知识点
2006年 2006年9月21日 21日
1. 操作系统、编译方法和系统结构的相互影响 操作系统、
二、重点与难点
1. 了解现代编译器的结构、 了解现代编译器的结构、 编译对系统结构的影响和要求、 编译对系统结构的影响和要求、 操作系统和系统结构的关系。 操作系统和系统结构的关系。
2006年10月19日 2006年10月19日
三、应记住的一些的概念 1. 什么是流水线技术？ 什么是流水线技术 流水线技术？ 流水级或 2. 什么是流水级或流水节拍？ 什么是流水级 流水节拍？ 3. 什么是流水线工作的三个阶段？ 什么是流水线工作的三个阶段 流水线工作的三个阶段？ 4. 什么是操作部件级、指令级与处理器级流水线？ 什么是操作部件级 指令级与处理器级流水线？ 操作部件级、 单功能流水线与 5. 什么是单功能流水线与多功能流水线？ 什么是单功能流水线 多功能流水线？ 6. 什么是静态流水线与动态流水线？ 什么是静态流水线 动态流水线？ 静态流水线与 7. 什么是标量流水线与向量流水线？ 什么是标量流水线 向量流水线？ 标量流水线与 8. 什么是线性流水线与非线性流水线？ 什么是线性流水线 非线性流水线？ 线性流水线与
第 二 讲 （ 1 周）
一、知识点 1. 计算机性能评价
2006年 2006年9月7日
二、重点与难点 1. 理解衡量计算机性能的参数、CPU性能、计算机性能常用指标及 理解衡量计算机性能的参数、 性能、 性能 如何正确评价计算机性能。 如何正确评价计算机性能。 2. 重点掌握Amdahl定律与性能因子CPI 重点掌握Amdahl定律与性能因子 定律与性能因子CPI 三、应记住的一些的概念 1. 什么是计算机的性能 什么是计算机的性能 计算机的性能? 2. 什么是响应时间与CPU时间 什么是响应时间 CPU时间 响应时间与 时间? 3. 什么是性能因子 什么是性能因子 性能因子CPI? 4. 什么是 什么是MIPS与MFLOPS? 与 5. 什么是基准程序 实际程序、核心基准程序、简单基准程序、合成基准程序)? 什么是基准程序 实际程序、核心基准程序、简单基准程序、 基准程序( 基准程序? 6. 什么是 什么是SPEC基准程序 基准程序
数据竞争的三种形式： 数据竞争的三种形式：⑴ 先写后读相关 RAW (read after write) ⑵ 写写相关 WAW (write after write) ⑶ 先读后写相关 WAR (write after read)
三、应记住的一些的概念
1. 什么是? 什么是 2. 什么是
第 六 讲 （ 4 周）
一、知识点 1. 指令系统的测量方法 2. RISC的设计思想 的设计思想 二、重点与难点
2006年 2006年9月26日 26日
1. 了解测量的作用、测量项目、测量方法和测量举例。 了解测量的作用、测量项目、测量方法和测量举例。 2. 理解 理解RISC设计的起源、RISC设计的原则。 设计的起源、 设计的原则。 设计的起源 设计的原则 三、应记住的一些的概念 1. 什么是动态测量与静态测量 什么是动态测量 静态测量? 动态测量与 2. 什么是 什么是CISC计算机与RISC计算机 计算机与 计算机? 计算机 计算机 3. 什么是软件危机 什么是软件危机 软件危机? 4. 什么是“Simple is fast”和“Small is fast ” ? 什么是“ 和
整机性能与发展趋势、 选购计算机。 整机性能与发展趋势、性价比和承受能力)选购计算机。
三、应记住的一些的概念 1. 什么是器件成本 什么是器件成本 器件成本? 2. 什么是直接成本 什么是直接成本 直接成本? 3. 什么是间接成本 什么是间接成本 间接成本? 4. 什么是报价单价格 什么是报价单价格? 报价单价格
第4章 章
流水线技术
1. 流水线处理的基本原理 2. 流水线工作的主要障碍—流水线竞争 3. 多周期操作的流水线策略 4. 流水线的动态调度 5. 高级流水线—进一步开发指令集的并行处理 6. 非线形流水线
本章要点：流水线技术基础和高级流水线技术两大部分。 本章要点：流水线技术基础和高级流水线技术两大部分。
2006年 2006年9月5日
二、重点与难点 1. 理解计算机需求的功能、功能实现时软件和硬件的选择、计算机 理解计算机需求的功能、功能实现时软件和硬件的选择、 的设计过程。 的设计过程。 2. 重点掌握计算机设计的几个原则。 重点掌握计算机设计的几个原则。 三、应记住的一些的概念 1. 什么是计算机需求的功能 什么是计算机需求的功能 计算机需求的功能? 硬件( 2. 什么是硬件(直接)实现与软件(间接)实现 什么是硬件 直接)实现与软件(间接)实现? 3. 什么是研制成本与重复制造成本 什么是研制成本 重复制造成本? 研制成本与 4. 什么是成本性能比与价格性能比? 什么是成本性能比与价格性能比 成本性能比 5. 什么是 什么是Amdahl定律 定律? 定律 6. 什么是高频事件高速处理 什么是高频事件高速处理 高频事件高速处理? 7. 什么是局部性原理（90/10局部性规则、时间局部性与空间局部性）？ 什么是局部性原理 局部性原理（ 局部性规则、 局部性规则 时间局部性与 什么是计算机系统结构设计 计算机组成设计、计算机实现？ 计算机系统结构设计、 8. 什么是计算机系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现？