组成原理PPT 04-06班 第3章
合集下载
组成原理PPT课件
2.3.1 指令系统
指令系统:是计算机所有二进制指令的集合，不同CPU的指 令系统是不相同的. 指令系统分类
（1）算术逻辑指令 （2）传送指令 （3）转移指令 （4）控制指令 （5）输入/输出指令 （6）浮点运算指令 （7）字符串处理指令 指令周期：指取出一条指令并加以执行所需要的时间
第6页
练习
成 本
双核共享封装和I/O时 总成本下降
第15页
揭开外壳后的 Pentium D处理器Fra bibliotek主要内容
▪ 2.1 计算机中数值信息的表示 ▪ 2.2 计算机系统的硬件组成 ▪ 2.3 中央处理器及其工作原理 ▪ 2.4 存储设备 ▪ 2.5 输入输出设备 ▪ 2.6 计算机的选配与正确使用
第16页
2.4 存储设备
第9页
（3）CPU指令执行过程
指令执行步骤： 简单归纳为 “取指令”，“指令译码”，“执行指令”
(1) 指令预取部件访问指令cache (内存)提取一条指令 。如快存中无，向 总线接口部件发出请求，要求访问存储器取得一条指令
(2) 总线接口部件在总线空闲时，通过总线取出一条指令放入cache和指 令预取部件。
2 从存储器中取出 4 到运算器中与 5 相加得 9
3 将结果 9 存入存储器中
4 从输出设备将结果 9 打印输出
执行操作 操作数
取数
5
加法
4
存数
9
打印
9
第5页
指令地址 0101 0110 0111 1000
操作码 0100 0010 0101 1000
地址码 0001 0010 0011 0011
演示
处理器 存储器
命令
指令 数据 运算结果
组成原理PPT04-06班第3章
文件管理
负责文件存储、检索和管理等 操作。
设备管理
负责设备的驱动、分配和调度 等操作。
03 数据表示与运算
二进制数的表示
1 2
二进制数的定义
二进制数是基数为2的数制表示方法，每一位上 的数码只能是0或1。
二进制数的书写规则
二进制数由0和1组成，从右向左依次为最低位 （个位），高位是低位乘以2。
3
二进制数的运算规则
二进制数的运算遵循逢二进一的原则，加法和减 法互为逆运算，乘法和除法可以转换为加法和减 法。
十进制数的表示
十进制数的定义
十进制数是基数为10的数制表示方法，每一位上的数码只 能是0-9之间的数字。
十进制数的书写规则
十进制数由0-9的数字组成，从右向左依次为最低位（个 位），高位是低位乘以10。
汇编语言的寻址方式
寻址方式指定了操作数的有效地址。根据不同的寻址方式，汇编语言提供了多种寻址模式 ，如直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等。
汇编语言的语法规则
汇编语言的语法规则包括语句的书写规则、标识符的命名规则、注释的书写规则等。遵循 这些规则可以提高汇编语言的可读性和可维护性。
05 存储系统
主存储器
磁盘、光盘、U盘
音频设备
这类设备用于存储数据，是计算机中不可 或缺的存储设备。
如麦克风和扬声器，用于输入和输出音频 信号。
输入输出控制方式
中断控制方式
当输入/输出设备完成一项任务时，会向CPU发送一个中断信 号，CPU会暂停当前的工作，转去处理输入/输出设备的请求 。
直接内存存取（DMA）控制方式
操作码的编码方式
操作码可以采用固定长度或可变长度编码方式，根据不同的指令系 统设计选择合适的编码方式以优化指令的存储和执行效率。
第3章计算机组成及原理.ppt
CPU
主板
返回
2019/10/27
软驱
硬盘
内存插存储槽器
主板 CPU 39
计算机文化基计础 算机的躯体———主板
北桥芯片及散热片
主板就是一块印刷电路板，是计算机的核 心物理部件。上面包括芯片组、各种总线 和接口。其中最重要的芯片组就是北桥芯 片和南桥芯片。总线就是主板上各种部件 互相通信和传输的信号线。接口是指各部 件和主板连接的电路部分。
10
计算机文化基础
1.4 计算机系统的组成
计算机系统
硬件系统
软件系统
主机
外部设备 应用软件
系统软件
内存储器
输入设备 应用软件包 操作系统
中央处理器 输出设备 特定用户程序 服务性程序
2019/10/27
外存储器
语言处理程序
计算机文化基础
计算机硬件系统结构图
硬件
运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
2019/10/27
15
计算机文化基础
微型机的中央处理器（CPU）
称为微处理器（Micro-Processor） 是利用大规模集成电路技术，把整个运算器、
控制器集成在一块芯片上的集成电路。
主频 字长
2019/10/27
Intel
AMD
16
计算机文化计基础算机的大脑———存储器
存储器是用来保存程序和数据的记忆装置。
• 操作系统的定义
• 操作系统的功能
• 操作系统的分类
2019/10/27
29
计算机文化基础
什么是操作系统？
用来控制和管理系统资 源、方便用户使用计算 机的程序的集合，是人 －机交互的接口。
2019/10/27
主板
返回
2019/10/27
软驱
硬盘
内存插存储槽器
主板 CPU 39
计算机文化基计础 算机的躯体———主板
北桥芯片及散热片
主板就是一块印刷电路板，是计算机的核 心物理部件。上面包括芯片组、各种总线 和接口。其中最重要的芯片组就是北桥芯 片和南桥芯片。总线就是主板上各种部件 互相通信和传输的信号线。接口是指各部 件和主板连接的电路部分。
10
计算机文化基础
1.4 计算机系统的组成
计算机系统
硬件系统
软件系统
主机
外部设备 应用软件
系统软件
内存储器
输入设备 应用软件包 操作系统
中央处理器 输出设备 特定用户程序 服务性程序
2019/10/27
外存储器
语言处理程序
计算机文化基础
计算机硬件系统结构图
硬件
运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
2019/10/27
15
计算机文化基础
微型机的中央处理器（CPU）
称为微处理器（Micro-Processor） 是利用大规模集成电路技术，把整个运算器、
控制器集成在一块芯片上的集成电路。
主频 字长
2019/10/27
Intel
AMD
16
计算机文化计基础算机的大脑———存储器
存储器是用来保存程序和数据的记忆装置。
• 操作系统的定义
• 操作系统的功能
• 操作系统的分类
2019/10/27
29
计算机文化基础
什么是操作系统？
用来控制和管理系统资 源、方便用户使用计算 机的程序的集合，是人 －机交互的接口。
2019/10/27
计算机组成与基本工作原理PPT课件
CD-ROM和DVD 驱动器采用激光 技术从光盘上读 取数据。
硬盘驱动器一般 安装在系统单元 内，当其工作时， 机箱上的指示灯 会亮。
键盘作为多数计算机 的主要输入设备。
鼠标是一种输入 指示设备，帮助 用户操作对象并 选择菜单项。
软盘驱动器将数据写 到软盘上，当其工作 时，其指示灯就亮， 警告用户此时不要取 出软盘。
DRAM
高速度 大容量
矛盾
外存 外存
外存
1 2 ... n
低成本 外存 硬盘、光盘、U盘等
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位 字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 =149
K 字节
控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个
部件完成一定的任务的部件。它一般由指令寄存器、指令译 码器、时序电路和控制电路组成。
运算器 运算器又称算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运
算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。计算机所 完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令所规定的 寻址方式，运算器从存储器或寄存器中取得操作数，进行计 算后，送回到指令所指定的寄存器中。运算器的核心部件是 加法器和若干个寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储 参加运算的各种数据以及运算后的结果。
总线
总线是微机中各功能部件之间通信的信息通路，主要 由地址、数据和控制三大总线组成，每种总线都由若 干根信号线（总线宽度）构成。
地址总线 AB
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
硬盘驱动器一般 安装在系统单元 内，当其工作时， 机箱上的指示灯 会亮。
键盘作为多数计算机 的主要输入设备。
鼠标是一种输入 指示设备，帮助 用户操作对象并 选择菜单项。
软盘驱动器将数据写 到软盘上，当其工作 时，其指示灯就亮， 警告用户此时不要取 出软盘。
DRAM
高速度 大容量
矛盾
外存 外存
外存
1 2 ... n
低成本 外存 硬盘、光盘、U盘等
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位 字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 =149
K 字节
控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个
部件完成一定的任务的部件。它一般由指令寄存器、指令译 码器、时序电路和控制电路组成。
运算器 运算器又称算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运
算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。计算机所 完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令所规定的 寻址方式，运算器从存储器或寄存器中取得操作数，进行计 算后，送回到指令所指定的寄存器中。运算器的核心部件是 加法器和若干个寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储 参加运算的各种数据以及运算后的结果。
总线
总线是微机中各功能部件之间通信的信息通路，主要 由地址、数据和控制三大总线组成，每种总线都由若 干根信号线（总线宽度）构成。
地址总线 AB
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
计算机系统组成工作原理 ppt课件
RISC：等长精简指令集，执行速度快且性能稳定。可 同时执行多条指令，可将一条指令分割成若干个进程 或线程，交由多个处理器同时执行，并行处理方面 RISC明显优于CISC
软件
CISC：DOS、Windows RISC：成熟的操作系统少，Windows需要翻译过程
，速度慢
RISC,CISC看法的误区
组织角度的多层结构
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
如：乘法指令由专用乘法器还是用加法器实现
计算机实现Realization
底层的器件技术、微组装技术、冷却技术等 如：加法器底层的物理器件类型及微组装技术
STR
寄存器访问 MOV
无条件跳转 JMP
跳转类
条件跳转 过程调用
JX/JNX CALL
操作数示例
Rs1, Rs2, Rd① Rs, Imm②, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd
RISC指令都是简单指令
LDREQ R0,[R1,R2,LSR #16]!指令的强大，一般的CISC处理器 望尘莫及。RISC的“简单”是指指令集的执行时间、指令长度、指 令格式整齐划一
CISC的复杂指令速度慢、执行效率很低
现代CISC处理器具有非常长的流水线（PIII采用了25级的流水线 ），执行速度快。但老的CPU执行速度可能较慢
演进
1. CPU指令集
ห้องสมุดไป่ตู้
软件
CISC：DOS、Windows RISC：成熟的操作系统少，Windows需要翻译过程
，速度慢
RISC,CISC看法的误区
组织角度的多层结构
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
如：乘法指令由专用乘法器还是用加法器实现
计算机实现Realization
底层的器件技术、微组装技术、冷却技术等 如：加法器底层的物理器件类型及微组装技术
STR
寄存器访问 MOV
无条件跳转 JMP
跳转类
条件跳转 过程调用
JX/JNX CALL
操作数示例
Rs1, Rs2, Rd① Rs, Imm②, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd
RISC指令都是简单指令
LDREQ R0,[R1,R2,LSR #16]!指令的强大，一般的CISC处理器 望尘莫及。RISC的“简单”是指指令集的执行时间、指令长度、指 令格式整齐划一
CISC的复杂指令速度慢、执行效率很低
现代CISC处理器具有非常长的流水线（PIII采用了25级的流水线 ），执行速度快。但老的CPU执行速度可能较慢
演进
1. CPU指令集
ห้องสมุดไป่ตู้
计算机系统组成工作原理 PPT
二．非顺序执行
1. 转移（jump）：执行条件/无条件转移指令，不返回 2. 过程（procedure）调用：主程序调用子程序后返回断 点 3. 中断（interrupt）：外界突发事件处理完后返回断点 4. 异常（ exception）：
程序本身产生的某些例外处理完后重新执行 5. 陷阱(trap) ：
1949年，英国剑桥大学的威尔克斯等人在EDSAC 机上实现 了冯· 诺依曼模式。 直至今天冯· 诺依曼体系结构依然是绝大 多数数字计算机的基础。
冯·诺伊曼计算机系统结构框图
体系结构角度的多层结构
硬件向上提供的接 口：
• 指令系统 • 异常事件 • 端口定义
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
如：乘法指令由专用乘法器还是用加法器实现
计算机实现Realization
底层的器件技术、微组装技术、冷却技术等 如：加法器底层的物理器件类型及微组装技术
计算机的组成（1）
计算机的组成（2）
总线结构
计算机的组成（3） 同步数字系统
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
组织角度的多层结构
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
➢ 控制总线包括真正的控制信号线(如读/写信号)和一些状态 信号线(如是否已将数据送上总线)，用于实现对设备的监视 和控制。
1. 转移（jump）：执行条件/无条件转移指令，不返回 2. 过程（procedure）调用：主程序调用子程序后返回断 点 3. 中断（interrupt）：外界突发事件处理完后返回断点 4. 异常（ exception）：
程序本身产生的某些例外处理完后重新执行 5. 陷阱(trap) ：
1949年，英国剑桥大学的威尔克斯等人在EDSAC 机上实现 了冯· 诺依曼模式。 直至今天冯· 诺依曼体系结构依然是绝大 多数数字计算机的基础。
冯·诺伊曼计算机系统结构框图
体系结构角度的多层结构
硬件向上提供的接 口：
• 指令系统 • 异常事件 • 端口定义
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
如：乘法指令由专用乘法器还是用加法器实现
计算机实现Realization
底层的器件技术、微组装技术、冷却技术等 如：加法器底层的物理器件类型及微组装技术
计算机的组成（1）
计算机的组成（2）
总线结构
计算机的组成（3） 同步数字系统
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
组织角度的多层结构
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
➢ 控制总线包括真正的控制信号线(如读/写信号)和一些状态 信号线(如是否已将数据送上总线)，用于实现对设备的监视 和控制。
ch3 组成原理课件
BS －总线忙 BR－总线请求
3.5
数据线 地址线
1 0
计数器
总 线 控 制 部 件
设备地址
BS BR
I/O接口0
I/O接口1
…
I/O接口n
故障不太敏感，优先级易改，但复杂
4. 独立请求方式
BG－总线同意 BR－总线请求
BGn BRn BG1
3.5
数据线 地址线
总 线 控 制 部 件
排队器
BR1
BG0
模块
系统
标 准 界 面
模块 总 线 标 准
EISA
VESA(LV-BUS) PCI AGP RS-232
系统
USB
各部件设计时，只需按照标准界面设计好互连的一侧， 即可加入系统中。有总线标准，通用性、可扩展性大大
四、总线标准
总线标准
ISA EISA VESA (VL-BUS) PCI AGP RS-232
(3) 异步通信（箭头表示因果关系） 3.5
A:你收到我的数据没？B：你收到我的答复没？
主设备
请 求 回 答 从设备 不互锁 半互锁 全互锁
异步通信两种类型（适当略）
异步并行：按照前面讲的不互锁、半互锁、全 互锁来进行数据交换，需要一组互动联络线， 互动方式按需设计，没有通用标准；
主机
数据线（8根） 忙/闲（联络线）
3.4
CPU
主存
通道
I/O总线 具有特殊功能的处 理器，由通道对 I/O统一管理
I/O接口 设备0 …
I/O接口 设备n
…
2. 三总线结构
特点：CPU与主存高速交换， CPU与各类I/O交换，高速外设专 门通过DMA总线与主存直接交换 ； 任何时刻只能用一种总线。
3.5
数据线 地址线
1 0
计数器
总 线 控 制 部 件
设备地址
BS BR
I/O接口0
I/O接口1
…
I/O接口n
故障不太敏感，优先级易改，但复杂
4. 独立请求方式
BG－总线同意 BR－总线请求
BGn BRn BG1
3.5
数据线 地址线
总 线 控 制 部 件
排队器
BR1
BG0
模块
系统
标 准 界 面
模块 总 线 标 准
EISA
VESA(LV-BUS) PCI AGP RS-232
系统
USB
各部件设计时，只需按照标准界面设计好互连的一侧， 即可加入系统中。有总线标准，通用性、可扩展性大大
四、总线标准
总线标准
ISA EISA VESA (VL-BUS) PCI AGP RS-232
(3) 异步通信（箭头表示因果关系） 3.5
A:你收到我的数据没？B：你收到我的答复没？
主设备
请 求 回 答 从设备 不互锁 半互锁 全互锁
异步通信两种类型（适当略）
异步并行：按照前面讲的不互锁、半互锁、全 互锁来进行数据交换，需要一组互动联络线， 互动方式按需设计，没有通用标准；
主机
数据线（8根） 忙/闲（联络线）
3.4
CPU
主存
通道
I/O总线 具有特殊功能的处 理器，由通道对 I/O统一管理
I/O接口 设备0 …
I/O接口 设备n
…
2. 三总线结构
特点：CPU与主存高速交换， CPU与各类I/O交换，高速外设专 门通过DMA总线与主存直接交换 ； 任何时刻只能用一种总线。
《组成原理课程设计》课件
成原理课程设计》PPT课件中，我们将深入探讨该课程的关键要点， 提供详细解释和丰富实例，旨在帮助学生更好地理解和应用课程内容。
标题
本节重点讲解如何给课件设计一个吸引人的标题，在传达主题的同时引起观 众的兴趣和好奇心。
引言
通过引言部分，我们将向学生介绍《组成原理课程设计》的重要性和实际应 用领域，并激发他们对该课程的学习兴趣。
实验结果与分析
在这一部分中，我们将介绍实验的结果和数据分析，帮助学生理解实验结果 的意义和含义，并提供相关的数据展示和图表分析。
总结与展望
通过总结与展望部分，我们将回顾《组成原理课程设计》的重点内容，并展 望学生未来在该领域的学习和发展的机会和挑战。
教学目标
本节将明确《组成原理课程设计》的教学目标，旨在帮助学生理解在课程学 习中需要达到的核心能力和目标。
理论概述
在这一部分，我们将深入研究《组成原理课程设计》的理论基础，包括相关 概念、原理和方法，为学生提供清晰的基础知识。
实践操作演示
通过实践操作演示，我们将向学生展示如何应用所学的理论知识，包括具体的实验步骤、操作技巧和常见问题 解决方法。
标题
本节重点讲解如何给课件设计一个吸引人的标题，在传达主题的同时引起观 众的兴趣和好奇心。
引言
通过引言部分，我们将向学生介绍《组成原理课程设计》的重要性和实际应 用领域，并激发他们对该课程的学习兴趣。
实验结果与分析
在这一部分中，我们将介绍实验的结果和数据分析，帮助学生理解实验结果 的意义和含义，并提供相关的数据展示和图表分析。
总结与展望
通过总结与展望部分，我们将回顾《组成原理课程设计》的重点内容，并展 望学生未来在该领域的学习和发展的机会和挑战。
教学目标
本节将明确《组成原理课程设计》的教学目标，旨在帮助学生理解在课程学 习中需要达到的核心能力和目标。
理论概述
在这一部分，我们将深入研究《组成原理课程设计》的理论基础，包括相关 概念、原理和方法，为学生提供清晰的基础知识。
实践操作演示
通过实践操作演示，我们将向学生展示如何应用所学的理论知识，包括具体的实验步骤、操作技巧和常见问题 解决方法。
《组成原理th》课件
详细描述
实验二将介绍存储器的设计和实 现，包括内存储器和外存储器， 以及各种类型的存储器，如RAM
、ROM、Flash等。
01
03
02 04
总结词
实验过程中需要关注存储器的容 量、速度、可靠性和成本等关键 问题。
详细描述
实验二将通过实际操作，让学生 了解存储器的内部结构和运作原 理，掌握存储器的设计和实现方 法。
实验三：输入输出系统的设计与实现
总结词
详细描述
输入输出系统是计算机的重要组成部分， 负责数据的输入和输出。
实验三将介绍输入输出系统的设计和实现 ，包括各种类型的输入输出设备，如键盘 、鼠标、显示器、打印机等。
总结词
详细描述
实验过程中需要关注输入输出设备的接口 标准、数据传输速率等关键问题。
实验三将通过实际操作，让学生了解输入 输出系统的内部结构和运作原理，掌握输 入输出系统的设计和实现方法。
处理器实现
处理器实现是指将设计好的处理器通过硬件描述语言或硬件编程语言实现到具体的硬件上。实现过程中 需要考虑硬件资源的限制和性能要求，以确保最终实现的处理器能够满足设计要求。
03
存储器
存储器层次结构
寄存器
寄存器是处理器内部的高速存储 单元，用于存储操作数和中间结 果。
高速缓存
高速缓存是一种高速、小容量的 存储器，用于存储经常访问的指 令和数据。
内存保护
操作系统提供机制来保护内存区域，以防止 非法访问和错误操作。
内存分配
操作系统负责分配内存给进程，并管理内存 的使用情况。
内存回收
操作系统负责回收不再使用的内存，以便重 新分配给其他进程使用。
文件管理
文件系统结构
操作系统定义了文件系统的组织结构 ，包括目录结构、文件类型等。
实验二将介绍存储器的设计和实 现，包括内存储器和外存储器， 以及各种类型的存储器，如RAM
、ROM、Flash等。
01
03
02 04
总结词
实验过程中需要关注存储器的容 量、速度、可靠性和成本等关键 问题。
详细描述
实验二将通过实际操作，让学生 了解存储器的内部结构和运作原 理，掌握存储器的设计和实现方 法。
实验三：输入输出系统的设计与实现
总结词
详细描述
输入输出系统是计算机的重要组成部分， 负责数据的输入和输出。
实验三将介绍输入输出系统的设计和实现 ，包括各种类型的输入输出设备，如键盘 、鼠标、显示器、打印机等。
总结词
详细描述
实验过程中需要关注输入输出设备的接口 标准、数据传输速率等关键问题。
实验三将通过实际操作，让学生了解输入 输出系统的内部结构和运作原理，掌握输 入输出系统的设计和实现方法。
处理器实现
处理器实现是指将设计好的处理器通过硬件描述语言或硬件编程语言实现到具体的硬件上。实现过程中 需要考虑硬件资源的限制和性能要求，以确保最终实现的处理器能够满足设计要求。
03
存储器
存储器层次结构
寄存器
寄存器是处理器内部的高速存储 单元，用于存储操作数和中间结 果。
高速缓存
高速缓存是一种高速、小容量的 存储器，用于存储经常访问的指 令和数据。
内存保护
操作系统提供机制来保护内存区域，以防止 非法访问和错误操作。
内存分配
操作系统负责分配内存给进程，并管理内存 的使用情况。
内存回收
操作系统负责回收不再使用的内存，以便重 新分配给其他进程使用。
文件管理
文件系统结构
操作系统定义了文件系统的组织结构 ，包括目录结构、文件类型等。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机组成原理
例6 已知X= + 0.1011 解: [X]补=00.1011
Y= + 0.1001 用变形补码求 X + Y [Y]补=00.1001
[X + Y]补=[X]补 + [Y]补
= 00.1011 + 00.1001 = 01.0100 发生了上溢
18
计算机组成原理
例7 已知X= – 0.1101 解: [X]补=11.0011
[Y]补+[-Y]补=[X+Y]补+[X-Y]补-[X]补 -[X]补
=[X+Y+X-Y]补 - [X]补 –[X]补 =[X]补+ [X]补- [X]补 –[X]补 =0 -[Y]补=[-Y]补 原命题成立
7
计算机组成原理
例1 已知 X=+0.1011 Y= -0.0101 求X+Y
解: [X]补=0.1011 [Y]补=1.1011
27
计算机组成原理
= [X]补•[(Y1–Y0 )+ 2-1 (Y2 -Y1) + 2-2 (Y3 -Y2)+ …
+ 2-(n-1) (Yn – Yn-1 )+ 2-n ( 0- Yn ) ] [X × Y]补= 算法描述：
i=n
(Y i+1 – Yi ) [X]补 ×2-i （累加移位求和）
部分积 00.0000
+ [–X]补
乘数 0.10110
说明
Yn+1 < Yn 部分积 +[–X]补
11. 0011 11.0011 11.1001 00.0000 11.1001 11.1100 00.1101 11.0101
[X-Y]补=[X]补 + [-Y]补
= 0.1011 + 1.1010 = 0.0111
X-Y = 0.0111
计算机组成原理
2、溢出与溢出检测方法
1)溢出的概念: 运算的结果超出了某种数据类型的表示范围。
例4 已知X= + 0.1011
Y= + 0.1001 求 X + Y
解: [X]补=0.1011
|X|<1 |Y|<1 |X+Y|<1 公式的证明分四种情况:
mod 2
(1) X>0,Y>0
则X+Y>0 ,由补码的定义有: [X]补=X
[Y]补=Y
[X+Y]补=X+Y 所以: [X]补+[Y]补=[X+Y]补
mod 2
4
计算机组成原理
(2) X>0,Y<0 [X]补=X
[Y]补=2+Y
[X]补+ [Y]补=2+Y+X • 若X+Y>0, 则 2+X+Y>2 所以: [X]补+ [Y]补=2+Y+X =X+Y = [X+Y]补 •若X+Y<0, 则 则: [X]补+ [Y]补=2+Y+X = [X+Y]补 （补码定义） 综上所述: [X]补+[Y]补=[X+Y]补
b)机器中实现乘法时也是从乘数的最低位开始逐次得到位积，与 手工乘法不同的是，用部分积右移1位加上本次位积，得新部分
积.这样就不再需要左移每次得到的位积.
计算机组成原理
2)算术移位操作 设X＝0.1001 求 [X]补＝ 0.1001 ？ [2X]补＝ ？ 1.0010（溢出） [X/2]补＝？ 0.0100
2
计算机组成原理 一、定点数的加/减法运算及溢出判断
1.定点数的加/减法运算法则
[X]补+[Y]补=[X+Y]补
mod 2n+1
[X]补 [Y]补= [X-Y]补=[X]补+[ Y]补
3
计算机组成原理 一、定点数的加法、减法运算
1、定点小数补码加法
[X]补+[Y]补=[X+Y]补
该公式隐含的条件是：
22
计算机组成原理 例12 已知 X = 0.110 Y= - 0.101 解；[X]原 = 0.110 部分积 计算[X]原 ·[Y]原
[Y]原 = 1.101 乘数 / 判断位 Y0.101 说明 Y3 =1 部分积 + |X|; 00.110 00.110 00.011 + 00.000
Y= – 0.1011 求 X + Y [Y]补=11.0101
[X + Y]补=[X]补 + [Y]补
= + = 11.0011 11.0101 10.1000
发生了下溢
19
计算机组成原理 二、定点数的乘/除法运算 1. 定点数乘法 1)手工乘法和机器乘法方法
0. 0 1 0
×
0 .0 1 1 0010 a)手工乘法中,从乘数的最低位开始依次得到 0010 位积，并将位积逐位左移不同的位数，最后 0000 将所有位积一次相加。 +0000 0 .0 0 0 1 1 0
所以: [X]补+ [Y]补=2+Y+X = [X+Y]补 综上所述: [X]补+[Y]补=[X+Y]补
计算机组成原理
2、补码的减法 [X-Y]补=[X]补+[ Y]补= [X]补 [Y]补
证明：[X-Y]补=[X+(-Y)]补=[X]补+[-Y]补
[-Y]补=[X-Y]补- [X]补 又 [X+Y]补=[X]补+[Y]补 [Y]补=[X+Y]补-[X]补 (1)+(2)得 ………..(2) ……….(1)
5
mod 2
计算机组成原理
(3) X>0,Y<0
证明方法同(2)
(4) X<0,Y<0
[X]补=2+X [Y]补=2+Y
则X+Y<0,由补码的定义知:
[X]补+ [Y]补=2+2+Y+X
因为:X+Y<0, 所以0<2+X+Y<2 所以:2+ 2+X+Y=2+X+Y = [X+Y]补 mod 2 mod 2
解法2: 由 [- Y]补 = - [Y]补
求 [–Y]补 可直接对[Y]补 连同符号位在内,求反然后在 最低位加1实现 [- Y]补 = 0.0101
9
计算机组成原理
例3 已知X= + 0.1011
解: [X]补=0.1011
Y= + 0.0110 求 X-Y
[Y]补=0.0110 [-Y]补=1.1010
= 0 .Y1Y2Y3…Yn - 1
X· = ( 0 .Y1Y2Y3…Yn - 1 ) · Y X [XY]补= [X•( 0.Y1Y2Y3…Yn )]补 - [X]补 = [X ]补•( 0.Y1Y2Y3…Yn ) - [X]补 （第1种情况的结论可得） =[X]补•( 0.Y1Y2Y3…Yn ) –Y0• [X]补 …………..(2)
•直观理解：
a)当参加运算的两个数均为正数，则C0 =0(且符号位和为0) ,此
时若C1 =1, 则会改变结果的符号，发生了溢出。
b)当参加运算的是两负数，则 C0=1(且符号位和为0), 此时若C1 = 0,则会改变运算结果的符号，发生了溢出。
•根据上述表达式可以设计溢出检测电路。
15
计算机组成原理
•溢出判断方法
(设X0 ，Y0 为参加运算数的符号位， S0 为结果的符号位)
V = X0Y0S0 + X0Y0S0
•当V=1时，表示运算结果溢出。 •根据上述表达式可以画出相应电路
13
计算机组成原理 具有加/减控制和溢出检测的运算部件。
当V取值为1时，表示发生了溢出。 其中的P为加/减操作控制 P=0 加法运算 P=1 减法运算
i=0
•在[Y]补 后添加一个0作为Y n+1,令部分积为0
• 如果 Yn+1 = Yn •如果 Yn+1 < Yn •如果 Yn+1 > Yn 部分积 + 0 ， 并将结果右移一位 部分积 +[–X]补 , 并将结果右移一位 部分积 +[X]补 , 并将结果右移一位
28
计算机组成原理
例13 已知X= +0.1101 Y=+0.1011 用补码一位乘法求 XY 解： [X]补=0.1101 [Y]补=0.1011 [– X]补=1.0011
[X+Y]补=[X]补+[Y]补=0.1011+1.1011 =0.0110
所以: X+Y= +0.0110
8
计算机组成原理
例2 已知 [Y]补 =1.1011
解法1 : [Y]补 =1.1011
求 [–Y]补
Y= – 0.0101
-Y=0.0101
[-Y]补=[0.0101]补=0.0101
= 2 n+1 · + X· Y Y = 2 (Y0Y1Y2Y3…Yn ) + X· Y = 2 + XY = [XY]补
即： [XY]补 = [X]补•Y = [X]补• (0.Y1Y2Y3…Yn ) ……..(1)
25
计算机组成原理
2)当 X为任意数，Y为负数时 [X]补 = X0.X1X2X3…Xn [Y]补 = 2 + Y = 1.Y1Y2Y3…Yn （为负数Y的补码形式） Y = 1.Y1Y2Y3…Yn - 2 = 1 + 0 .Y1Y2Y3…Yn - 1 – 1