计算机组成原理控制器.
计算机组成原理习题答案第七章
１．控制器有哪几种控制方式？各有何特点？解：控制器的控制方式可以分为３种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
２．什么是三级时序系统？解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
３．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？解：控制器的基本功能有：（１）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
（３）指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３类，分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。
４．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯? 诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
５．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。
解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
计算机组成原理复习资料
第一章：1.计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成计算机的软件通常又可分为两大类：系统软件和应用软件2.冯诺依曼计算机的特点：计算机由运算器、储存器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成运算器、控制器、存储器—》主机控制器、运算器==》 CPU输入、输出–》 I/O3机器字长是指CPU一次能够处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。
4存储容量=储存单元个数*存储字长MAR的位数反映了储存单元的个数，MDR的位数反映了存储字长如MAR为16位，MDR为32位，存储容量=2的16次方*32=2M位（1M=2的20次方）储存容量2M位=2的18次方字节（一个字节=8位）=2的18次方B=256KB第一章课后题：1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。
7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：P9-10主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。
计算机组成原理13-控制器-微程序
微程序控制器的组成框图
指令的OP与微程序入口的可能映射方式及比较 指令的OP OP与微程序入口的可能映射方式及比较 OP就是指令微程序的入口地址 或高几位) OP就是指令微程序的入口地址(或高几位) 就是指令微程序的入口地址(
OP 01000 10001 11001
01000 . . 10001 . . 11001
微指令格式
水平型微指令 垂直型微指令 混合型微指令
（1）垂直型微指令 一条微指令定义并执行一种基本操作。 一条微指令定义并执行一种基本操作。 优点： 微指令短、简单、规整，便于编写微程序。 优点： 微指令短、简单、规整，便于编写微程序。 缺点： 微程序长，执行速度慢；工作效率低。 缺点： 微程序长，执行速度慢；工作效率低。 （2）水平型微指令 一条微指令定义并执行几种并行的基本操作。 一条微指令定义并执行几种并行的基本操作。 优点： 微程序短，执行速度快。 优点： 微程序短，执行速度快。 缺点： 微指令长，编写微程序较麻烦。 缺点： 微指令长，编写微程序较麻烦。
CPU周期与微指令周期的关系 CPU周期与微指令周期的关系
机器指令与微指令的关系
一条机器指令对应一段微程序，由微指令解释执行 一条机器指令对应一段微程序，
机器指令与内存M有关，微指令与控制存储器CM有关 机器指令与内存M有关，微指令与控制存储器CM CM有关
每个CPU周期对应一条微指令 每个CPU CPU周期对应一条微指令
(IR(AD)) MAR , M(R); (MBR) ALU , ALU AC ; IRo , MARi , R; S0S1(直送), MBRo , S0S1(直送), ACi 直送
4 2 PCo PCi M 1 P
P S W
A ACi ALU C
计算机组成原理中的运算器与控制器
计算机组成原理中的运算器与控制器计算机组成原理是计算机科学与技术中的重要课程，它涉及到计算机内部各个组成部分的结构和工作方式。
在计算机组成原理中，运算器与控制器是其中两个核心模块，它们负责处理和控制计算机的数据和指令。
本文将对计算机组成原理中的运算器与控制器进行探讨。
一、运算器运算器是计算机的核心部件之一，它负责执行各种算术和逻辑运算。
运算器通常由算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器（AC）和数据缓冲寄存器（DR）等组成。
算术逻辑单元是运算器中的关键部件，它能够执行四则运算和逻辑运算等操作。
累加寄存器用于存储运算结果，数据缓冲寄存器则用于暂时存放需要进行运算的数据。
在运算器中，ALU起到了核心的作用。
它能够对两个二进制数进行加减乘除等运算，还可以执行与、或、非、异或等逻辑运算。
ALU内部通常包含了多个逻辑门和触发器，通过这些基本逻辑电路可以实现各种算术和逻辑运算。
运算器还通过高速缓存和数据通路等技术手段来提高数据访问速度和运算效率。
二、控制器控制器是计算机硬件中的另一个重要组成部分，它负责控制各个部件之间的协调工作，以确保计算机按照用户的指令正确地执行操作。
控制器通常由指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、时钟电路和控制逻辑等组成。
指令寄存器用于存放当前正在执行的指令，程序计数器则用于存放下一条需要执行的指令地址。
时钟电路提供了固定的时序脉冲，控制逻辑根据时钟信号的变化来进行相应的控制操作。
控制器的工作过程通常分为指令获取、指令译码和执行三个阶段。
在指令获取阶段，控制器从内存中获取指令并存放到指令寄存器中；在指令译码阶段，控制器对指令进行解码，确定下一步的操作；在执行阶段，控制器根据指令的要求控制其他部件进行相应的操作，包括数据的读取、运算的执行和结果的存储等。
通过这些阶段的协调工作，控制器能够完成计算机的指令执行过程。
三、运算器与控制器的协作运算器和控制器在计算机组成原理中密切合作，彼此之间进行数据和控制信号的传递，以完成计算机的各种运算任务。
计算机组成原理dmac
计算机组成原理dmacDMAC（Direct Memory Access Controller，直接内存访问控制器）是一种计算机内部的硬件设备，用于实现直接内存访问（DMA）功能。
DMA是一种数据传输技术，能够绕过CPU，直接在外设和内存之间进行数据传输，提高了系统性能和数据传输速度。
DMAC的主要功能是控制和管理DMA传输。
它位于计算机系统总线和内存之间，负责将数据从外设读取到内存或将数据从内存写入外设。
DMAC的存在可以减轻CPU的负担，使CPU可以同时处理其他任务。
DMAC通常具有以下几个部件和功能：1. 控制寄存器（Control Register）：控制寄存器用于设置和控制DMA传输的模式、方向和参数。
它可以配置传输的起始地址、目的地址、数据长度等。
通过控制寄存器，可以设置DMAC的工作模式，如单一传输、循环传输、自动初始化等。
2. 状态寄存器（Status Register）：状态寄存器用于存储和显示DMAC的当前状态。
比如，传输是否完成、错误是否发生等。
CPU可以通过读取状态寄存器来获取传输状态的信息。
3. 内部数据寄存器（Internal Data Register）：内部数据寄存器用于存储数据的缓冲区，数据可以从这个寄存器流入或流出DMA。
它可以接收来自外设的数据，然后传输到内存；也可以接收来自内存的数据，然后传输到外设。
4. CHP（Channel Priorities）机制：当多个外设同时请求DMA传输时，DMAC可以使用CHP机制来确定传输的优先级。
通过根据不同外设的优先级，DMAC可以优先处理最高优先级的传输请求，提高数据传输的效率。
5. 描述符（Descriptor）：描述符是一种数据结构，用于描述DMA传输的一些重要信息，如源和目的地址、传输长度等。
在传输过程中，DMAC可以根据描述符中的信息进行数据传输。
多个描述符可以连接在一起，构成一个传输链表，从而实现复杂的数据传输操作。
计算机组成原理运算器移位器控制器
计算机组成原理运算器移位器控制器1.运算器运算器是计算机中负责执行算术和逻辑运算的部件。
其主要功能是进行加法、减法、乘法、除法等运算，并且可以进行逻辑运算如与、或、非等操作。
一般来说，运算器由算术逻辑单元（ALU）和寄存器组成。
算术逻辑单元包括了算术运算电路和逻辑运算电路。
算术运算电路负责实现加法、减法、乘法等运算，而逻辑运算电路则负责实现与、或、非等逻辑运算。
2.移位器移位器是计算机中负责实现数据移位的部件。
数据移位是将二进制数的位进行移动的操作，分为逻辑移位和算术移位两种。
逻辑移位是指将二进制数按照指定方向进行移位，空出的位补0或删除多余位。
算术移位则是在逻辑移位的基础上，保留最高位的符号位。
在计算机中，移位操作可以通过位移电路来实现。
位移电路一般包括了多个触发器和逻辑门，根据控制信号来实现不同的移位操作。
3.控制器控制器是计算机中负责指挥和协调各个硬件部件工作的部件。
其主要功能是根据指令的执行流程，生成控制信号来控制各个硬件部件的工作。
一般来说，控制器由时序电路和控制存储器组成。
时序电路负责生成时序信号，即根据时钟信号的变化来确定各个操作的时机。
控制存储器则用来存储指令执行的顺序和所需的控制信号。
控制器通过读取有关指令的信息，对相应的硬件部件发出控制信号，根据指令的要求完成相应的操作。
总结起来，运算器、移位器和控制器是计算机中三个重要的功能模块。
运算器负责执行算术和逻辑运算，移位器负责数据移位操作，而控制器负责协调和控制各个硬件部件的工作。
这三个模块的协同工作使得计算机能够完成各种复杂的任务，实现计算、逻辑运算和控制等功能。
计算机组成原理
计算机组成原理计算机组成原理是指计算机硬件和软件的组成以及它们之间的工作原理。
计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备和总线等。
计算机软件则由系统软件和应用软件组成。
在计算机中，中央处理器是计算机的核心，它负责执行计算机程序中的指令。
中央处理器由控制器和运算器组成。
控制器用于解码和执行指令，而运算器用于进行数据运算。
存储器用于存储数据和指令，其主要有两种类型：主存储器和辅助存储器。
主存储器一般是随机存取存储器(RAM)，用于存储当前正在执行的程序和数据。
辅助存储器一般是固态硬盘(SSD)或磁盘，用于长期存储数据和程序。
输入输出设备负责将数据和指令输入计算机，并将计算结果输出到外部设备或显示器上。
常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪，而输出设备有显示器、打印机和音频设备等。
总线是计算机各个组件之间进行通信的路径。
总线分为地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于指示存储器或I/O设备的地址，数据总线用于传输数据，而控制总线用于传输与控制操作有关的信息。
系统软件是计算机操作系统的核心部分，它管理计算机的资源和提供用户与计算机硬件之间的接口。
应用软件则是由用户使用的各种程序，如办公软件、图像处理软件和游戏等。
在计算机工作原理方面，计算机是按照指令的顺序执行程序的。
计算机从存储器中读取指令和数据，存储在寄存器中，并通过总线传递信息。
控制器解码指令并控制算术逻辑单元(ALU)进行数据运算。
运算结果再存储在寄存器中，最后输出到输出设备或存储器中。
总之，计算机组成原理是计算机硬件和软件的组成和工作原理的总称。
通过了解计算机的组成和工作原理，可以更好地理解计算机的工作方式，从而进行计算机系统的设计和优化。
计算机组成原理
计算机组成原理—学习总结计算机概述计算机的基本组成:•存储器:实现记忆功能的部件用来存放计算程序及参与运算的各种数据•运算器:负责数据的算术运算和逻辑运算即数据的加工处理•控制器:负责对程序规定的控制信息进行分析,控制并协调输入,输出操作或内存访问•输入设备:实现计算程序和原始数据的输入•输出设备:实现计算结果输出组成的联系:•图一计算机的工作过程:•用户打开程序•系统把程序代码段和数据段送入计算机的内存•控制器从存储器中取指令•控制器分析,执行指令,为取下一条指令做准备•取下一条指令,分析执行,如此重复操作,直至执行完程序中全部指令,便可获得全部指令冯·诺依曼机制:•程序存储•采用2进制计算机系统的体系结构:•图二数据概述数据信息的两种基本方法:•按值表示:要求在选定的进位制中正确表示出数值，包括数字符号，小数点正负号•按形表示:按一定的编码方法表示数据信息的存储单位:• 1KB=2^10B=1024Byte• 1MB=2^20B=1024KB• 1GB=2^30B=1o24MB• 1TB=2^40B=1024GB浮点表示法:公式:N=2^(+-e)*(+-s)说明:•E为阶码它是一个二进制正整数•阶符（Ef）E前的+—为阶码的符号•S称为尾数它是一个二进制正小数•尾符（Sf）S前的+—为尾数的符号•“2”是阶码E的底线R进制表示法:计算机中常用的进制数的表示:进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一基数R=2R=8R=10R=16数码 0、10…70…90…F权2^i 8^i 10^i16^i形式表示 B Q D H 不同进制之间的转化:•十进制与R进制转换:十进制转R进制:整数的转化:“采用除R取余法”，从最后一次除得余数读取.小数部分的转化:“采用乘R取整数”将所得小数从第一次乘得整数读起，就是这个十进制小数所对应的R进制小数R进制转十进制:使用权相加，即将各位进制数码与它对应的权相乘，其积相加，和数即为该R进制数相对应的十进制数•二进制，八进制，十六进制转化:•（二进制八进制）“三位并一位”•（八进制二进制）“一位拆三位”•（二进制十六进制）“四位并一位”•（十六进制二进制）“一位拆四位”•（十六进制八进制）“一位拆两位”•（八进制十六进制）“二位并一位”原码,反码,补码,BCD码:二进制的原码,反码及补码:•真值:一个数的正号用“+”表示,负号用“—”表示,即为该数真值•机器数:以0表示整数的符号,用1表示负数的符号,并且每一位数值也用0,1表示,这样的数叫机器数也叫机器码•原码:数的原码表示在机器中用符号位的0和1表示数的正负号,而其余表示其数本身•反码:•对于正数其反码与原码相同•对于负数其反码与原码的符号位不变数值各位取反即0变1,1变0•补码:•对于正数其补码与原码相同•对于负数补码与原码的符号位不变,数值各位取反,末尾加1原码,反码,补码之间的关系:BCD码:(二→十进制) 用思维二进制代码对一位十进制数进行编码例：(931)10=(1001 0011 0001)2BCD奇偶校验码:0000000001000001000100010 000112001000100 001013001100111 001104010001000 01001二进制四则运算:运算规则:•加法规则:0+0=0;0+1=1+0=1 1+1=1•减法规则:0-0=0;1-0=1;1-1=0;0-1=1•乘法规则:0*0=0;0*1=1*0=0;1*1=1•除法规则:0∕1=0;1∕1=1运算公式:•【X】补+【Y】补=【X+Y】补•【X-Y】补=【X+(-Y)】补=【X】补+【-Y】补逻辑运算:•定义:实现了逻辑变量之间的运算•分类:•逻辑加法(‘或’运算)•逻辑乘法(‘与’运算)•逻辑否定(‘非’运算)逻辑运算:•‘或’:•运算规则:0∪0=0;0∪1=1;1∪0=1;1∪1=1【1—真,0—假】•运算式:C=A∪B 或C=A+B(只有决定某一事件条件中有一个或一个以上成立,这事件才能发生)•‘与’:•运算规则:0∩0=0;0∩1=0;1∩0=0;1∩1=1•运算式:C=A∩B 或C=A－B 或C=A*B(只有决定某一事件的所有事件全部具备,这事才能发生)•‘非’:•运算规则:ō = 1;ī = 0•运算式:C=A(当决定某一事件的条件满足时,事件不发生,反之事件发生)•‘异或’:•运算规则:0异或0=0;0异或1=1;1异或0=1;1异或1=0•运算式:C=A异或B【相同为0,不同为1】逻辑代数常用公式•0-1律:A+0=A;A*0=0•重叠律:A+1=1;A*1=A;A+A=1;A*A=A•互补律:A*(!A)=0;A+(!A)=1•又拾律:!(!A)=A•交换律:A+B=B+A;A*B=B*A•结合律:A+(B+C)=(A+B)+C;A*(B*C)=(A*B)*C•分配率:A*(B+C)=A*B+A*C;A+(B*C)=(A+B)*(A+C)•摩尔定律:!(A+B)=(!A)*(!B);!(A*B)=(!A)+(!B)总线定义:连接计算机各部件之间或各计算机直接的一束公共信息线,它是计算机中传送信息代码的公共途径特点:•同一组总线在同一时刻只能接受一个发送源,否则会发生冲突•信息的发送则可同时发送给一个或多个目的地分类:•传送分类•串行总线二进制各位在一条线上是一位一位传送的•并行总线一次能同时传送多个二进制位数的总线•信息分类•数据总线在中央处理器与内存或I/0设备之间传送数据•地址总线用来传送单元或I/O设备接口信息•控制总线负责在中央处理器或内存或外设之间传送信息•对象位置分类•片内总线指计算机各芯片内部传送信息的通道<I^2C总线,SPL总线,SCI总线> •外部总线微机和外部设备之间总线用了插件板一级互连<ISA总线,EISA总线,PCI 总线>•系统总线微机中各插件与系统板<USB总线,IEEE-488总线,RS-485总线,RS-232 -C总线>总线标准依据:物理尺寸,引线数组,信号含义,功能和时序,工作频率,总线协议中央处理器运算器组成:•算术逻辑单元(ALU)•通用寄存器组(R1 ~Rn)•多路选择器(Mn)•标志寄存器(FR)控制器组成:•时标发生器(TGU)•主脉冲振荡器(MF)•地址形成器(AGU)•程序计数器(PC)•指令寄存器(IR)•指令译码器(ID)总线:•数据总线(DBUS)•地址总线(ABUS)•控制总线(CBUS)CPU运行原理图:CPU主要性能指标:•主频:CPU内部工作的时钟频率,是CPU运算时工作频率•外频:主板上提供一个基准节拍供各部件使用,主板提供的节拍成为外频•信频:CPU作频率以外频的若干倍工作,CPU主频是外频的倍数成为CPU的信频,这CPU 工作频率=信频*外频•基本字长:CPU一次处理的二进制数的位数•地址总线宽度:地址总线宽度(地址总线的位数)决定了CPU可以访问的存储器的容量,不同型号的CPU总线宽度不同,因而使用的内存的最大容量也不一样•数据总线宽度:数据总线宽度决定了CPU与内存输入∕输出设备之间一次数据传输的信息量存储器定义:计算机存储是存放数据和程序的设备分类:•主存储器:也称内存,存储直接与CPU交换信息,由半导体存储器组成•辅助存储器:也称外存,存放当前不立即使用的信息,它与主存储器批量交换信息,由磁带机,磁带盘及光盘组成存储层次:内存与外存的比较:主存辅存类型ROM RAM软盘硬盘光盘造价高高低++低低+速度快快慢++慢慢+容量小+小———断电有无有有有主存:功能:主存储器是能由CPU直接编写程序访问的存储器,它存放需要执行的程序与需要处理的数据,只能临时存放数据,不能长久保存数据组成:•存储体(MPS):由存储单元组成（每个单元包含若干个储存元件,每个元件可存一位二进制数）且每个单元有一个编号,称为存储单元地址（地址）,通常一个存储单元由8个存储元件组成•地址寄存器(MAR):由若干个触发器组成,用来存放访问寄存器的地址,且地址寄存器长度与寄存器容量相匹配（即容量为1K,长度无2^10=1K）•地址译码器和驱动器•数据寄存器(MDR):数据寄存器由若干个触发器组成,用来存放存储单元中读出的数据,或暂时存放从数据总线来的即将写入存储单元的数据【数据存储器的宽度（w）应与存储单元长度相匹配】主要技术指标:•存储容量:一般指存储体所包含的存储单元数量（N）•存取时间(TA):指存储器从接受命令到读出∕写入数据并稳定在数据寄存器（MDP）输出端•存储周期(TMC):两次独立的存取操作之间所需的最短时间,通常TMC比TA长•存取速率:单位时间内主存与外部（如CPU）之间交换信息的总位数•可靠性:用平均故障间隔时间MTBF来描述,即两次故障之间的平均时间间隔高速缓冲存储器:定义:高速缓冲存储器是由存取速率较快的电路组成小容量存储单元,即在内存的基础上,再增加一层称为高速缓冲存储器特点:比主存快5 ~10倍虚拟存储器:它是建立在主存-辅存物理结构基础之上,由附加硬件装置及操作系统存储管理软件组成的一种存储体系,它将主存与辅存的地址空间统一编址,形成一个庞大的存储空间,因为实“际上CPU只能执行调入主存的程序,所以这样的存储体系成为“虚拟存储器”ROM与RAMRAM(随机存储器)可读出,也可写入,随机存取,意味着存取任一单元所需的时间相同,当断电后,存储内容立即消失,称为易失性ROM(只读存储器)•定义:ROM一旦有了信息,不易改变,结构简单,所以密度比可读写存储器高,具有易失性•分类:•固定掩模型ROM（不能再修改）•PROM可编程之读存储器（由用户写入,但只允许编程一次）•EPROM可擦除可编程只读存储器(可用紫外线照射擦除里面内容)•E2PROM电擦除可编程只读存储器（由电便可擦除里面内容）辅存(硬盘)说明:是以铝合金圆盘为基片,上下两面涂有磁性材料而制成的磁盘优点:体积小,重量轻,防尘性好,可靠性高,存储量大,存取速度快,但多数它们固定于主机箱内,故不便携带,价格也高于软盘性能指标:转速,超频性能,缓存,单碟容量,传输模式,发热量,容量,平均等待时间硬盘组成图:注意:在整颗磁碟的第一个磁区特别的重要,因为他记录了整颗磁碟的重要资讯！磁碟的第一个磁区主要记录了两个重要的资讯,分别是：•主要启动记录区(Master Boot Record, MBR)：可以安装启动管理程序的地方,有446 byt es<MBR是很重要的,因为当系统在启动的时候会主动去读取这个区块的内容,这样系统才会知道你的程序放在哪里且该如何进行启动>•分割表(partition table)：记录整颗硬盘分割的状态,有64 bytes磁盘分区表(partition table):利用参考对照磁柱号码的方式来切割硬盘分区！在分割表所在的64 bytes容量中,总共分为四组记录区,每组记录区记录了该区段的启始与结束的磁柱号码. 若将硬盘以长条形来看,然后将磁柱以直条图来看,那么那64 bytes的记录区段有点像底下的图示：上图中我们假设硬盘只有400个磁柱,共分割成为四个分割槽,第四个分割槽所在为第301到400号磁柱的范围.由於分割表就只有64 bytes而已,最多只能容纳四笔分割的记录, 这四个分割的记录被称为主要(Primary)或延伸(Extended)分割槽. 根据上面的图示与说明,我们可以得到几个重点资讯：•其实所谓的『分割』只是针对那个64 bytes的分割表进行配置而已！•硬盘默认的分割表仅能写入四组分割资讯<主要分割与扩展分配最多可以有四条(硬盘的限制)>•这四组分割资讯我们称为主要(Primary)或延伸(Extended)分割槽•扩展分配最多只能有一个(操作系统的限制)•逻辑分割是由扩展分配持续切割出来的分割槽,如果扩展分配被破坏,所有逻辑分割将会被删除•能够被格式化后,作为数据存取的分割槽为主要分割与逻辑分割.扩展分配无法格式化•分割槽的最小单位为磁柱(cylinder)•逻辑分割的数量依操作系统而不同,在Linux系统中,IDE硬盘最多有59个逻辑分割(5号到63号), SATA硬盘则有11个逻辑分割(5号到15号)•当系统要写入磁碟时,一定会参考磁盘分区表,才能针对某个分割槽进行数据的处理总结:•扇区(Sector)为最小的物理储存单位，每个扇区为512 bytes；•将扇区组成一个圆，那就是磁柱(Cylinder)，磁柱是分割槽(partition)的最小单位；•第一个扇区最重要，里面有：(1)主要启动区(Master boot record, MBR)及分割表(partitio n table)，其中MBR 占有446 bytes，而partition table 则占有64 bytes。
计算机组成原理控制器组成
计算机组成原理控制器组成计算机组成原理控制器是计算机系统的重要组成部分，它负责控制和管理计算机的各种硬件和软件资源，是实现计算机系统自主控制的核心。
它的主要功能是解释指令、调度程序、读写存储器、输入输出数据等。
本文将着重讨论控制器的组成，介绍控制器的基本原理和常见方法，并探讨控制器在计算机系统中的作用和发展趋势。
一、控制器的组成控制器是计算机系统的核心，由多个部分组成。
控制器的主要组成部分包括指令寄存器、程序计数器、指令译码器、算数逻辑单元、时钟、中断控制器、总线接口等。
1.指令寄存器指令寄存器是控制器中的一个重要组成部分。
它负责存储指令的编码和操作数的地址等信息，并将其传输给指令译码器进一步处理。
指令寄存器还可以保存运算相关的状态信息，如标志位等。
2.程序计数器程序计数器是一种专门用于存储和计算当前指令位置的寄存器。
它的作用是保存下一条指令的地址，当控制器执行完当前指令后，就能够继续取下一条指令的执行。
程序计数器通常与指令寄存器相连，从指令寄存器中获取指令地址，并将其存储到程序计数器中。
3.指令译码器指令译码器是控制器中的一种逻辑电路，它用来解释指令并将其转化为可执行的操作。
指令译码器的主要功能是将机器指令转换为微操作，为下一步操作做好准备。
指令译码器可以同时处理多个指令，并将它们转换为特定的控制信号送往各个部件。
4.算数逻辑单元算数逻辑单元是一种专门用于进行算术和逻辑运算的电路。
它可以执行各种算术和逻辑操作，如加法、乘法、除法、取余等。
算数逻辑单元还可以进行位运算、移位等操作，以及比较和判断等操作。
5.时钟时钟是计算机系统的一个核心部件，它用于控制计算机的运行速度和时序，以及协调各种操作的执行时间。
时钟负责产生周期性电信号，这些信号可以被用来同步控制器和其他部件的动作。
6.中断控制器中断控制器是一种用于管理计算机系统中各种中断的部件。
它可以监控各种硬件事件和软件异常，当一个事件发生时，中断控制器会向处理器发送一个信号，使其停止当前的任务并处理中断事件。
计算机组成原理第六章
指令周期的基本概念
节拍的宽度取决于CPU完成一次基本的微操作的时 间，如：ALU完成一次正确的运算，寄存器间的一 次数据传送等。
不同的指令，可能包含不同数目的机器周期。 一个机器周期中，包含若干个时钟周期（节拍脉冲
或T脉冲）。 CPU周期规定，不同的计算机中规定不同
2. 每条指令的指令周期不同
➢译码器经过对指令进行分析和解释，产生相应的控 制信号提供给时序控制信号形成部件。
机器周期、工作节拍、脉冲及启停控制线路
➢由脉冲源产生一定频率的脉冲信号作为整个机器的 时钟脉冲
时序控制信号形成部件
➢时序控制信号形成部件又称微操作信号发生器，真 正控制各部件工作的微操作信号是由指令部件提供 的操作信号、时序部件提供的时序信号、被控制功 能部件所反馈的状态及条件综合形成的。
2. 微操作：是微命令的操作过程。
– 微命令和微操作是一一对应的。 – 微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的操作过程。 – 微操作是执行部件中最基本的操作。
由于数据通路的结构关系，微操作可分为相容的和互斥：
1. 互斥的微操作，是指不能同时或不能在同一个节拍内并行执行的 微操作。可以编码
2. 相容的微操作，是指能够同时或在同一个节拍内并行执行的微操 作。必须各占一位
联合控制方式
– 大部分指令在固定的周期内完成，少数难以确定的操作采 用异步方式
– 机器周期的节拍脉冲固定，但是各指令的机器周期数不固 定（微程序控制器采用）
微程序控制原理
1. 微命令：控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作 微命令，它是构成控制序列的最小单位。
– 例如：打开或关闭某个控制门的电位信号、某个寄存器的打入脉 冲等。
读写时序信号的译码逻辑表达式
计算机组成原理
概论CPU ：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU 和寄存器构成。
总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。
主机：由CPU 、存储器与IO 接口合在一起构成的处理系统称为主机。
接口：是主机与外设之间传递数据与控制信息的电路，是主机与外设的桥梁。
汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言。
字长：一个数据字包含的位数，一般为8 位、16 位、32 位和64 位等。
运算器的功能：完成算术逻辑运算，由ALU 和若干寄存器组成。
其中ALU 负责执行各种数据运算操作，寄存器用于暂时存放参与运算的数据以及保存运算状态。
控制器的功能：从内存中取出指令，对其进行译码，产生相应的时序控制信号，控制其它器件工作。
数据编码和数据运算数据：定点数据、浮点数据、图形数据、文字数据。
原码：用一个符号位表示数据的正负，0 代表正号，1 代表负号，其余的代码表示数据的绝对值。
补码：用最高位表示符号，其余各位代码给出数值按2 取模的结果。
阶码：浮点数编码中，表示小数点的位置的代码。
海明距离：在信息编码中，两个合法代码对应位上编码不同的数据位。
冯诺依曼舍入法：浮点数据的一种舍入方法，在截去多余位时，将剩下数据的最低位置1 。
规格化数：浮点数编码中，为使浮点数具有唯一的表示方式所作的规定，规定尾数部分用纯小数形式给出，而且尾数的绝对值应大于1/R ，即小数点后的第一位不为零。
机器零：浮点数编码中，阶码和尾数为全0 时代表的0 值。
为什么用二进制：容易用数据电路表示，数据运算和存储方式简单，是高效的数据表示方式。
如何区分ASCII 代码和汉字编码：ASCII 代码是7 位的代码，在存储时可以在它前面增加一位形成8 位的代码，增加的位用0 表示是ASCII 码， 1表示是汉字编码。
存储系统SRAM ：静态半导体存储器，可随机读写，其存储的数据表示为晶体三极管构成的双稳态电路的电平，存储数据稳定，不需刷新。
计算机组成原理
输出Y /OE
二选一 F
F3 F=0000 OVR Cn+4
ALU
S
R Cn
三选一 二选一
Q寄存器
B锁存器 A锁存器 输入D
一组三选一门和 另一组二选一门 用来选择送向 ALU的 S、R输 入端的数据来源 ，包括Q寄存器、 A口、 B口、外 部输入D数据的 8 种不同组合。
B 16个 A A口地址
控制总线
接口
输入设备
输出设备
三. 定点运算器的功能与组成
完成算数与逻辑运算 ALU: 计算出结果及其特征 通用寄存器组: 存放参加运算的数据 和运算结果 (包括标志寄存器) 乘商寄存器: 用于完成硬件乘除法
数据通路(data path)
输出Y /OE
二选一 F
F3 F=0000 OVR Cn+4
输出
Fs
OVR
F1
Z
ALU
C
选通门 选通门
输入 通用寄存器组
选通门
必要完善：
单累加器变多累积器： 两个选通门均变为多路 送0还是送1到ALU处理 接收门送每个累加器。 支持寄存器移位功能： 接收门变为三选一，即 分别接收本位/低位/高 位送来的信息送累加器 与外部部件的入出联系
实现补码加减运算的逻辑电路
送入
Y 它应能接收与送出数据
通用寄存器组 乘商寄存器
选通门
选通门
实现补码加减运算的逻辑电路
输出
Fs
OVR
F1
Z
ALU
C
选通门 选通门
选择完善：
支持硬件乘除运算指令 需要增加一个Q寄存器 该寄存器应能自行移位
送入
Y 应能接收与送出数据。
计算机组成原理控制器组成3篇
计算机组成原理控制器组成一、计算机组成原理控制器组成计算机组成原理控制器是计算机的“大脑”，与CPU相似，在计算机的数据处理和控制方面起着至关重要的作用。
控制器担负着解释指令，执行操作，管理控制传输的任务。
在这篇文章中，我们将详细讨论计算机组成原理控制器的组成。
在计算机中，控制器是连接CPU和内存的桥梁，它有时也称为指令控制器(IC)。
它负责CPU执行指令、操作内存和外设的操作。
在现代计算机系统中，控制器由多个功能模块组成。
下面是计算机组成原理控制器的一些重要组成部分。
1.时序器时序器是控制器的一部分，它是一个时钟电路，它向CPU提供时序信号，并确保指令按正确的顺序执行。
时序器还控制内部总线和存储器等硬件元件之间的数据传输。
2.指令寄存器指令寄存器是控制器的组成部分，它保存当前处理的指令。
指令寄存器与时序器配合使用，指示下一条指令的位置和CPU应执行的操作类型。
指令寄存器通常位于控制器中央，与时序器紧密连接。
3.指令译码器指令译码器是控制器的另一个关键组成部分。
在CPU接收一条指令时，指令译码器将其翻译为可识别的形式，它可以将二进制指令转换为CPU能理解的操作代码。
指令译码器也跟踪指令执行的状态，并读取与处理各种指令。
4.运算控制逻辑CPU通过运算控制逻辑来执行算术运算和逻辑操作。
运算控制逻辑是计算机组成原理控制器的一个必要组成部分，它通过识别指令类型来判断CPU所需执行的任务。
运算控制逻辑还与输入和输出设备一起工作，以确保CPU正确接收和处理数据。
5.地址寄存器地址寄存器是控制器的一个非常重要的组成部分，它存储内存地址。
当CPU需要访问特定存储单元时，地址寄存器会将存储单元的地址发送到内存中。
它在控制指令流时也发挥着至关重要的作用。
总的来说，计算机组成原理控制器是一个由多个部分组成的复杂系统，它与CPU紧密配合，确保计算机功能正常运行。
每个控制器都按照特定的设计模板进行构建，以确保其尽可能高效和可靠。
计算机组成原理复习资料
计算机五大部件：运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备运算器：完成算数和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器存储器：存放数据和程序控制器：控制、指挥程序和数据的输入、运行及处理运算结果输入设备：将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式输出设备：将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式硬件名词解释：寄存器：暂存指令、数据、地址的存储设备算数逻辑单元（ALU）：完成算数逻辑运算存储器：存放数据和程序字：一个存储单元中存放的一串二进制代码字节：8位二进制代码字长：字的长度容量：存储单元个数＊存储字长地址：存储单元的编号CPU：中央处理器，包含控制器和运算器主机：CPU与主存储器主存：存放数据与程序，可直接与CPU交换信息辅存：总线：连接多个部件的信息传输线，各部件共享的传输介质数据：兼容：指令流：地址流如何区分存储器中的指令和数据：执行阶段取出的是数据，取址阶段取的是指令总线分类：1.片内总线芯片内部的总线2.系统总线CPU、IO设备、主存之间的信息传输线2.1 数据总线传输各部件的数据信息，双向传递2.2 地址总线指出数据总线上的数据在主存单元的地址或IO设备的地址，单向2.3 控制总线发出各种控制信号的传输线，双向3.通信总线计算机系统之间或与其他系统间的通信2.1 串行通信数据在单条1位宽的传输线上，一位一位按顺序分时传送2.2 并行通信数据在多条并行1位宽的传输线上同事传送总线控制包括判优控制和通信控制，总线控制器统一管理总线的一系列问题1.判优控制由总线控制器按一定的优先等级顺序确定哪个设备能使用总线1.1 链式查询总线同意信号BG串行地从一个IO接口送到下一个IO接口，若BG到达的IO接口有总线请求就不再往下传，该借口获得总线使用权并建立总线忙BS信号。
离总线控制器近的设备有最高优先级，只需很少几根线就能实现总线控制，但对电路故障很敏感，且优先级低的设备很难获得请求。
1.2 计数器定时查询总线控制器接到BR送来的总线请求信号后，在总线未被使用的情况下（BS＝0）内部的计数器开始计数，并通过设备地址线向各设备发出一组地址信号。
计算机组成原理dmac
计算机组成原理dmac
DMAC（Direct Memory Access Controller，直接存储器访问控
制器）是计算机组成原理中的一种硬件设备，用于实现直接存储器访问（DMA）功能。
它是一种专用的控制器，能够在主
处理器不占用内存总线的情况下，直接将数据从外部设备读取到内存中，或将内存中的数据传输到外部设备。
DMAC的主要功能是解放CPU的负载，并提供高效的数据传输。
它允许外部设备直接与内存进行数据传输，而不需要由CPU来介入处理。
当需要进行大量数据传输的任务时，使用DMAC可以大大提高数据传输速度，并减少CPU的使用率。
在DMAC中，有一个独立的控制器，它负责管理数据传输的
各个阶段。
首先，它从外部设备读取数据，然后将数据传输到内存中的特定位置，最后再将数据从内存传输到外部设备。
DMAC通过使用DMA控制寄存器和DMA地址寄存器来管理
这些数据传输的过程。
DMAC可以与多种外部设备进行数据传输，例如硬盘、网卡、音频设备等。
它通过DMA通道来连接这些外部设备，并能同
时处理多个DMA通道的数据传输，提高整个数据传输系统的
并行效率。
总结来说，DMAC是一种基于硬件的设备，用于实现直接存
储器访问。
它能够解放CPU的负载，提供高效的数据传输。
通过使用DMA控制寄存器和DMA地址寄存器，DMAC可以
管理多个外部设备的数据传输，提高整个数据传输系统的效率。
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寻
+1
送M或ALU
运行状态
地址形成
DOP PSW来自IR来自M微命令发生器
功能： 产生全机所需的各种微命令
控制最基本的操作(微操作)的命令
电位型 脉冲型
构成微命令发生器
二、运算器
对数据进行加工处理，它的操作由控制器发来
的控制信号控制执行算逻运算。
CPU中的主要寄存器
6
5
4
3
2
1
0
工作方式 （3）优先级
优先级
T
N
Z
V
C
为现行程序赋予优先级别，以决定是否响应外部中 断请求。 程序优先级高于外部优先级，不响应
程序优先级低于外部优先级，可响应 （4）工作方式 规定程序的特权级。 用户方式：禁止程序执行某些指令 核心方式：允许程序执行所有指令
时序线路
微命令序列 I/O状态 控制台信息 送M
寻址方式
微命令发生器
决定操 作性质
地址码字段
地址形成部件
D
操作数地址 转移地址
CPU中的主要寄存器
2、程序计数器PC
存放指令在存储器中的地址 程序开始执行前，将起始地址(第一条指令地址) →PC
PC应具有寄存信息和计数两种功能
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …...
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
OP PSW
IR
来自M
程序状态寄存器PSW
功能： 指示程序运行方式，反映程序运行结果。 例. 某机的PSW
15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1 0
工作方式
优先级
T
N
Z
控 制 器
CPU的基本功能
（1）程序控制
保证机器按一定顺序执行程序是CPU的首要任务。 （2）操作控制 一条指令的功能往往是由若干个操作信号的组合 来实现的。
（3）时间控制
对各种操作实施时间上的控制称为时间控制。 各种指令的操作信号均受到时间的严格控制； 一条指令的整个执行过程也受到时间的严格控制。 （4）数据加工
V
C
15
12
11
8 7
6
5
4
3
2
1
0
工作方式
优先级
T
N
Z
V
C
（1）条件码 反映程序运行结果
（2）跟踪标志
为程序查错设置 的断点标志T。 T=1, 执行跟踪程序
C=1 V=1 Z=1 N=1
进位 溢出 结果为0 结果为负
程序 初始化置T为1 测试T ... ... 跟踪程序 …..
15
12
11
8 7
PC
微命令 发生器 时序
+1
送M或ALU
…...
运行状态
译 码
寻
地址形成
D
OP PSW
IR
来自M
时序产生器
功能： 控制操作时间和操作时刻。
产生脉冲型微命令，控制定时操作
工作脉冲
振荡器
时钟脉冲
分频器
时钟周期(节拍)
产生电位型微命令，控制操作时间段
指令执行过程
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
信息的存入一般采用电位(电平)-脉冲方式 (电平输入端对应数据信息位，脉冲输入端对应 控制信号，在控制信号作用下，瞬时将信息打入 寄存器)
CPU中的主要寄存器
4、数据缓冲寄存器DR 暂时存放：
①由存储器读出的一条指令或一个数据字
②向存储器存入的一个数据字
CPU与M、I/O之间信息传送的中转站，补偿速 度差别
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
OP PSW
33
CPU组成
一、控制器组成：PC、IR、指令译码器、程序 状态寄存器PSW、时序产生器、微命令发生器（操作 控制器） 送M
微命令序列
I/O状态
控制台信息 运行状态
PC 微命令 发生器 译 码
寻
+1
…...
地址形成
D
送M或ALU
OP
PSW 时序
IR
来自M
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC
控制器的基本功能
控制器的基本功能就是负责指令的读出，进
行识别和解释，并指挥协调各功能部件执行指令。
程序控制原理
1、编程 2、送存储器（通过输入设备） 3、机器工作时，是按一定的序列逐条取出指令，分 析指令，执行指令，并自动转到下一条指令执行，
直到程序规定的任务完成。
4、程序控制由控制器承担，程序存储由存储器完成。
控制器实现方法
(1) 常规组合逻辑法(或称随机逻辑法)； 方法是按逻辑代数的运算规则，以组合电路最小化 为原则，用逻辑门电路实现； (2) 可编程逻辑阵列(PLA)法； 与前者本质相同，用大规模集成电路(LSI)来实现。 (3)微程序控制逻辑法。 将程序设计的思想方法引入控制器的控制逻辑；
将各种操作控制信号以编码信息字的形式存入控制 存储器中（CM）； 一条机器指令对应一道微程序， 机器指令执行的过程就是微程序执行的过程。
在单累加器结构的运算器中，可兼作操作数寄 存器
CPU中的主要寄存器
5、累加寄存器AC • 即累加器，是一个通用寄存器 • 为ALU的算逻运算提供一个工作区 • ALU两个输入端加入多路开关或三态门或选择
器，以便选择输入
CPU中的主要寄存器
6、 程序状态寄存器PSW 指示程序工作方式、反映程序运行结果 PSW与控制/状态寄存器有何区别？ PSW在CPU中，反映程序运行状态；控制/状 态字在接口中,反映CPU命令、设备状态。
+1 送M或ALU
运行状态
译 码
寻
地址形成
D
OP PSW
IR IR
来自M
指令计数器PC
功能： 指示指令在M中的位置。 PC本身+1 顺序执行 ALU+1 转移执行: PC先+1，再用转移地址修改PC
CPU中的主要寄存器
3、地址寄存器AR 保存当前CPU所访问内存单元的地址
AR结构同DR、IR，使用单纯的寄存器结构
IR
PC
AR DR AC PSW
CPU中的主要寄存器
1、指令寄存器IR
存放现行指令 指令从存储器中取出→数据缓冲寄存器DR→IR
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序
+1 送M或ALU
…...
运行状态
译 码
寻
地址形成
D
OP PSW
IR
来自M
功能： 存放现行指令。 译码器 操作码字段
CPU数据通路结构
内总线(单向)
ABUS DBUS CBUS
AR(MAR)
移位器 ALU
A选择器
…… R0-R3
暂存器C、D
R0
. . .
I/O接口
R3
DR(MDR, MBR)
M
……
I/O
C B选择器 D
…… R0-R3
暂存器C、D
IR
控制 线路
PC SP
PSW
AC
PC,SP AC
PSW DR(MBR)