计算机组成与设计
《计算机组成与设计》典型思政案例
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《计算机组成与设计》典型思政案例山东大学计算机科学与技术学院《计算机组成与设计》课程团队知识点思政元素计算机的基本组成/计算机发展史山东大学DJL 1集成电路数字通用计算机➢1972年山东大学自主研制成功DJL-1小规模集成电路计算机获全国科学大会奖➢作为新一代山大人为中国计算机发展做出贡献科技报国图片来源于网络,仅用于教学图片来源于网络,仅用于教学知识点思政元素指令集设计龙芯推出自主研发指令集➢当今国际形势下,指令集对芯片的自主研发起到关键性作用➢龙芯推出自主研发指令集LoongArch ,支撑“中国芯”提升行业服务意识科技报国图片来源于网络,仅用于教学知识点思政元素指令流水火神山的“中国速度”➢流水线的思想是火神山速度的支撑➢科技支撑“中国速度”,专业素质支撑科技发展提升行业服务意识2020年1月23日,武汉市委市政府做出建设“火神山”医院的决定2月2日,火神山医院完成交接10天!图片来源于网络,仅用于教学冯·诺依曼架构的性能瓶颈存储器运算器计算机的基本组成/冯·诺依曼体系架构华人学者对计算机架构的前沿研究存内计算架构存储器运算阵列Chi, Ping, et al.. “PRIME: A Novel Processing -in-Memory Architecture for Neural Network Computation in ReRAM-Based Main Memory.”In 2016 ACM/IEEE 43rd Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA).➢基于经典的冯·诺依曼架构,大数据应用中存储器和运算器间有大量数据交换,成为性能瓶颈➢2016年加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校华人教授团队提出“存内计算”这种新架构,有效解决了这一问题了解前沿知识、开拓眼界的同时培养文化自信计算机的工作步骤/计算机的工作步骤计算机国际形势图片来源于网络,仅用于教学➢复杂的国际形势下需要掌握核心技术➢了解计算机工作方式是设计计算机的重要基础夯实基础,科技报国图片来源于网络,仅用于教学知识点思政元素存储介质/DRAM DRAM 国际市场形势➢DRAM 是当今计算机系统内存的主要介质➢目前DRAM 的国际市场,韩国三星、海力士、美国美光占97%的市场份额,处于垄断地位➢关注国际、国内DRAM 行业发展,贡献自己力量提升行业服务意识44%29%24%3%DRAM 国际市场份额三星SK 海力士美光其他知识点思政元素存储器访问/并行访问效率中国银河-1号巨型计算机➢我国研发的银河-I巨型计算机的存储器结构:素数模块、交叉访问,分析其并行性➢1983年研制成功,填补了国内巨型计算机的空白,中国成为继美国、日本之后,第三个能独立设计和制造巨型计算机的国家树立实现中华民族伟大复兴的信心银河-1号巨型计算机图片来源于网络,仅用于教学图片来源于网络,仅用于教学知识点思政元素存储器扩展国产内存模块上市➢2020年,合肥长鑫自主研发内存模块上市,填补国产DRAM 空白➢该内存模块由8个内存颗粒扩展而成,结合本节知识分析其扩展方式树立文化自信,科技报国自主研发的国产长鑫DDR4内存模块知识点思政元素存储器校验/海明校验海明发明校验方法的故事Richard Hamming(1915-1998)图片来源于网络,仅用于教学➢海明为了解决读卡错误,提出改进的校验方法➢鼓励学生养成善于发现问题、解决问题的习惯勤于观察,擅于创新图片来源于网络,仅用于教学知识点思政元素存储器/cache中国互联网的蓬勃发展➢2020年互联网普及率达70.4%,极大便利了人们生活➢PowerCache(缓存)技术是打破网络速度瓶颈的武器培养文化自信网络扶贫:累计帮助超过100万贫困人口脱贫,宽带网络覆盖90%以上的贫困村网络教育互联网医疗电商直播图片来源于网络,仅用于教学知识点思政元素原码中国数学家首次提出正负数概念➢负数是由三国时期中国数学家刘徽在《九章算术》提出的➢为数的表示提供了科学的方法“正算赤,负算黑;否则以斜正为异”---三国∙刘徽培养民族自豪感视频来源于网络,仅用于教学知识点思政元素溢出阿丽亚娜-5空难➢1996年6月4日,阿丽亚娜-5运载火箭首次测试发射,火箭在发射后37秒被迫自行引爆。
计算机组成与设计:硬件软件接口
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读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
பைடு நூலகம்
思维导图
本书关键字分析思维导图
系统
设备
组成
设计
进行
实现
软件
设计
硬件
计算机 硬件
输出
接口
内存
输入
控制
逻辑
介绍
处理器
内容摘要
内容摘要
《计算机组成与设计:硬件软件接口》内容摘要 《计算机组成与设计:硬件软件接口》是一本全面介绍计算机系统设计和实现的经典教材。本书 以硬件软件接口为视角,详细解析了计算机系统的各个组成部分,包括中央处理器、内存、输入 输出、控制逻辑等,同时也深入阐述了计算机系统中软硬件的交互方式。 本书对计算机系统的基本构成进行了阐述。计算机系统由硬件和软件两个部分组成,硬件是计算 机的物理实体,包括中央处理器、内存、输入输出设备等;软件则是运行在计算机上的程序和数 据。硬件和软件的交互通过接口实现,这些接口定义了硬件设备和软件程序之间的通信方式。 本书详细介绍了中央处理器的设计和实现。中央处理器是计算机系统的核心,负责执行指令和处 理数据。书中分析了不同指令集体系结构的特点,如复杂指令集计算机(CISC)和精简指令集计 算机(RISC)
第四部分“并行处理”扩展了计算机体系结构的视野,介绍了多处理器系统、 并行计算等内容。第五部分“高级话题”则涵盖了一些前沿和深入的议题,如量 子计算、生物计算等。
在每个部分中,都包含了一系列详细而深入的章节。例如,在“处理器体系 结构”部分,不仅有关于指令集体系结构的介绍,还有关于处理器优化的技术细 节,如分支预测、指令级并行等。这种组织方式使得读者可以根据自己的兴趣和 需求选择深入学习的方向。
计算机组成与设计第四版答案
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计算机组成与设计第四版答案【篇一:计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版)】算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
2.冯诺依曼型计算机主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备3.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号,称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据,称为数据字。
如果某字为一条指令,称为指令字。
4.每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
5.指令和数据的区分:取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。
6.半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存,内存和外存共同用来保存二进制数据。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称cpu,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。
适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。
7.从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。
采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术,对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制。
而且用这种分级的观点来设计计算机,对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。
8.因为任何操作可以由软件来实现,也可以由硬件来实现;任何指令的执行可以由硬件完成,也可以由软件来完成。
实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
9.计算机的性能指标:吞吐量、响应时间、利用率、处理机字长、总线宽度、存储器容量、存储器带宽、主频/时钟周期、cpu执行时间、cpi、mips、mflops.第二章2.[x]补 = a0. a1a2?a6解法一、(1)若a0 = 0, 则x 0, 也满足x -0.5此时a1→a6可任意(2)若a0 = 1, 则x = 0, 要满足x -0.5, 需a1 = 1即a0 = 1, a1 = 1, a2→a6有一个不为0解法二、-0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000(1)若x = 0, 则a0 = 0, a1→a6任意即可[x]补 = x = a0. a1a2?a6(2)若x 0, 则x -0.5只需-x 0.5, -x 0[x]补 = -x, [0.5]补 = 01000000即[-x]补 01000000a0*a1*a2?a6?1?01000000a0*a1*a2?a6?00111111a0a1a2?a6?11000000即a0a1 = 11, a2→a6不全为0或至少有一个为1(但不是“其余取0”)3.字长32位浮点数,阶码10位,用移码表示,尾数22位,用补码表示,基为2(1)最大的数的二进制表示e = 111111111ms = 0, m = 11?1(全1)表示为: 11?1 011?110个21个即:229?1?(1?2?21)(2)最小的二进制数e = 111111111ms = 1, m = 00?0(全0)(注意:用10….0来表示尾数-1)表示为: 11?1 100?010个21个即:229?1?(?1)(3)规格化范围正最大e = 11?1, m = 11?1, ms = 010个 21个即:229?1?(1?2?21)正最小, ms = 010个20个即:2?29?2?1负最大 ms = 110个 20个(最接近0的负数)即:?2?29?(2?1?2?21)负最小e = 11?1, m = 00?0, ms =110个 21个即:229?1?(?1)??2511规格化所表示的范围用集合表示为:[2?29?2?1 ,229?1?(1?2?21)]?[229?1?(?1)??2511,?2?29?(2?1?2?21)](4)最接近于0的正规格化数、负规格化数(由上题可得出)正规格化数 e = 00?0, m = 100?0, ms = 010个 20个2?29?2?1负规格化数 e = 00?0, m = 011?1, ms = 110个 20个?2?29?(2?1?2?21)4(1) 27?0.011011?0.11011?2?164阶补码: 1 11尾数补码: 0 1101 1000机器数: 1110 1101 1000(2) ?2764??0.01101?1?0.11011?02?1阶补码: 1 11尾数补码: 1 0010 1000机器数: 1110 0010 10005.(1)x+y = 0.11110无溢出x+y = 0.00110无溢出(3)x = -0.10110x+y = -0.10111无溢出6.(1)x = 0.11011溢出(2)x = 0.10111x-y = -0.00100无溢出(3)x = 0.11011溢出7.(1)原码阵列x = 0.11011, y = -0.11111符号位:x0⊕y0 = 0⊕1 = 1[x]原 = 11011, [y]原 = 11111[x*y][x*y]补 = 1,00101,11011(直接补码阵列不要求)带求补器的补码阵列[x]补 = 0 11011, [y]补 = 1 00001乘积符号位单独运算0⊕1=1尾数部分算前求补输出│x│=11011,│y│=11111(2) 原码阵列x = -0.11111, y = -0.11011符号位:x0⊕y0 = 1⊕1 = 0[x]补 = 11111, [y]补 = 11011[x*y]补 = 0,11010,00101直接补码阵列[x*y]补 = 0,11010,00101(直接补码阵列不要求)带求补器的补码阵列【篇二:计算机组成原理课后答案第四章_庞海波】>1.解释下列概念主存、辅存、 cache、 ram、 sram、 dram、rom、 prom、 eprom、 eeprom、 cdrom、 flash memory 答:主存:与 cpu 直接交换信息,用来存放数据和程序的存储器。
计算机组成与设计英文版第四版课程设计 (2)
![计算机组成与设计英文版第四版课程设计 (2)](https://img.taocdn.com/s3/m/a58b303877c66137ee06eff9aef8941ea76e4bfe.png)
Course Design for Computer Organization and Design4th EditionIntroductionThe course design for Computer Organization and Design (COD) 4th edition is designed to provide students with an understanding of the fundamental principles of computer organization and design. The course is divided into three mn units: the first unit covers the basic principles of digital logic and circuit design, the second unit covers the architecture and organization of computer systems, and the third unit covers advanced topics such as parallel processing and memory hierarchies.Course ObjectivesUpon completion of the course, students will be able to: - Understand the basic principles of digital logic and circuit design, including boolean algebra, gates, and flip-flops - Understand the architecture and organization of basic computer systems, including the CPU, memory, and I/O devices - Design and implement basic digital circuits using logic gates and flip-flops - Understand the purpose and function of assembly language and machine language, including instruction sets, memory addressing modes, and CPU operations - Understand the basic principles of pipelining and parallel processing, including pipelined CPU design and parallel processing architectures - Understand the principles of memory hierarchies and caching, including the function and organization of cache memoryCourse Outline•Unit 1: Digital Logic and Circuit Design–Introduction to digital logic–Boolean algebra and logic gates–Flip-flops and sequential circuits–Design of basic digital circuits•Unit 2: Computer System Organization and Architecture–Introduction to computer system organization–CPU organization and instruction sets–Memory organization and addressing modes–Input/output (I/O) devices and interfaces–Assembly language programming and machine language •Unit 3: Advanced Topics in Computer Organization and Design –Pipelining and parallel processing–Cache memory and memory hierarchies–Advanced CPU design and architectures–High-performance computer systemsCourse Delivery and AssessmentThe course will be delivered through a combination of lectures, tutorials, and laboratory work. There will be a mid-term exam and afinal exam as well as regular assessments throughout the course. The lab work will be designed to provide hands-on experience with digitalcircuit design, CPU design, and assembly language programming.ConclusionThe design of the COD 4th edition course is intended to provide a strong foundation in the principles of computer organization and design. By the end of the course, students will have gned the skills necessary to design and implement basic digital circuits and understand the architecture and organization of computer systems. With the rapid changes and developments in computer hardware, it is essential for students to have a solid understanding of the fundamental principles underlying computer systems.。
计算机组成与设计改变了我对计算机的认识读后感
![计算机组成与设计改变了我对计算机的认识读后感](https://img.taocdn.com/s3/m/bcc35fd7b9f67c1cfad6195f312b3169a451ea36.png)
计算机组成与设计改变了我对计算机的认识读后感通过阅读《计算机组成与设计》,我对计算机的认识得到了极大的改变。
这本书系统地介绍了计算机的组成结构和设计原理,使我深刻理解了计算机工作的内部机制和核心原理。
本文将阐述我在阅读这本书之后对计算机的新认识,并分享我对计算机组成与设计的深刻思考。
首先,在阅读《计算机组成与设计》之前,我对计算机的认识仅限于表面的应用层面,对计算机内部结构和工作原理一无所知。
然而,通过深入学习计算机的组成与设计,我发现计算机并非神奇的黑匣子,而是由各种硬件和组件构成的复杂系统。
我了解了计算机的五大组成部分,包括中央处理器(CPU)、存储器(内存)、输入设备、输出设备和外部存储器。
更为重要的是,我了解了它们之间的工作原理及相互配合的关系。
其次,《计算机组成与设计》还深入介绍了计算机的指令集架构(ISA)和微体系结构。
ISA是指计算机与程序员之间的接口规范,它定义了指令集、寄存器和内存等方面的规定。
这一部分的阅读让我认识到,不同的计算机可以使用不同的ISA,而ISA的选择将直接影响计算机的性能和功能。
而微体系结构则是在给定ISA的基础上,实现计算机结构的具体细节。
深入理解ISA和微体系结构之间的关系,对我今后的计算机科学学习具有重要意义。
阅读这本书还让我对计算机的性能提升有了新的认识。
在书中,我了解到了多核处理器、流水线技术、超标量架构等一系列计算机性能提升的技术手段。
这些技术的运用,使得计算机能够更加高效地执行指令,实现更快的计算速度和更强的计算能力。
在了解了这些技术之后,我对于计算机的性能指标和评估方法有了更为深入的了解。
此外,《计算机组成与设计》还介绍了计算机的存储系统和I/O系统。
读完这部分内容后,我对计算机的存储和输入输出有了更加全面和深入的了解。
了解到存储器层次结构(包括高速缓存、主存、辅存等),可以使我更加科学地设计和管理存储器,提高计算机的工作效率。
了解I/O系统的相关知识,让我认识到输入输出是计算机与外部环境进行信息交互的重要方式。
计算机组成与设计第三版第七章课后答案
![计算机组成与设计第三版第七章课后答案](https://img.taocdn.com/s3/m/c0be43483069a45177232f60ddccda38366be114.png)
13在所用主存储器芯片已确定的情况下,还要进行大幅度提高主存储器系统的读写 速度的办法是什么?
答:在所用主存储器芯片已确定的情况下,还要进行大幅度提高主存储器系统的读 写速度的办法是采用成组传送数据的方式,该方式是指用于提高在数据总线上的数 据输入/输出能力的一种技术。即通过地址总线传送一次地址后,能连续在数据总 线上传送多个(一组)数据,而不像正常总线工作方式那样,每传送一次数据,总 要用两段时间,即先送一次地址(地址时间),后送一次数据传送(数据时间)。 在成组传送方式,为传送N个数据,就可以用N+1个总线时钟周期,而不再是用 2N个总线时钟周期,使总线上的数据入/出尖峰提高一倍。
01
12存储器读写操作时,地址信号、片选信 号、读写命令、读出的数据或写入的数据, 在时间配合上要满足些什么关系?
02
答:存储器读写操作时,地址信号、片选信 号、读写命令、读出的数据或写入的数据, 它们之间在时序配合要满足以下这些条件: 有了稳定的地址与片选信号才可以读;有了 稳定的地址和写入的数据,再有了片选信号 才能再给出写命令,以便保证无误的写操作。 此外,这些信号应有一定的持续时间,以保 证读写操作得以正常完成。
202X
计算机组成原 理第七章习题
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7.1.在计算机中,为什么要采用多级结构的存储器系统?它们的应用是建 立在程序的什么特性之上的?
答:在现代的计算机系统中,通常总是采用由三种运行原理不同,性能差异 很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器,再将它 们组成三级结构的统一管理、高度的一体化存储器系统。由高速缓冲存储器 缓解主存储器读写速度慢,不能满足CPU运行速度需要的矛盾;用虚拟存储 器更大的存储空间,解决主存储器容量小,存不下更大程序与更多数据的难 题。
计算机组成与设计软硬件接口pdf
![计算机组成与设计软硬件接口pdf](https://img.taocdn.com/s3/m/5964d55ba55177232f60ddccda38376baf1fe0d3.png)
计算机组成与设计软硬件接口pdf1 简介《计算机组成与设计软硬件接口》是一本经典的计算机硬件方面的教材,作者是David A. Patterson和John L. Hennessy。
本书主要讲述了计算机的硬件结构和软件接口的实现方法,是非常实用的一本计算机硬件知识入门书。
2 内容概述这本书主要分为两个部分,第一部分是关于计算机的硬件组成和实现方法,包括计算机体系结构、指令集、处理器交互、存储器系统和I/O系统等方面的内容;第二部分是和软件相关的主题,包括操作系统、编译器和用户接口等。
3 计算机体系结构计算机体系结构的概念在本书中占据了很重要的地位。
这本书详细介绍了计算机体系结构的设计原理、性能评估和实现方法等方面的知识。
同时,在介绍计算机体系结构时,本书也涉及到了很多经典的操作系统和编译器的知识。
4 指令集指令集是计算机体系结构的重要组成部分,它定义了计算机硬件的操作方式和指令格式。
本书详细介绍了指令集设计的思路和方法,让读者深入了解指令集对计算机性能的影响和优化。
5 处理器交互处理器交互是指处理器和I/O设备之间的数据传输和协作方式。
本书将处理器交互作为一个独立的主题进行讲解,让读者了解到不同的交互方式的特点和优缺点。
6 存储器系统存储器系统是计算机的“大脑”,它对计算机的性能和稳定性有着重要的影响。
本书对存储器系统的设计、性能评估和优化等方面进行了详细的讲解,让读者了解到存储器系统在计算机中的作用和重要性。
7 I/O系统I/O系统负责将计算机和外部设备连接起来,实现数据的输入输出。
本书详细介绍了I/O系统的实现原理、协议和性能评估等方面的知识,让读者深入了解I/O系统在计算机硬件中的作用和重要性。
8 操作系统操作系统是计算机软件的重要组成部分,它负责管理计算机的资源和协调程序的运行。
本书介绍了操作系统的各种概念、实现原理和优化方法等方面的知识,让读者深入了解操作系统的作用和重要性。
9 编译器编译器是将高级语言翻译成机器语言的软件。
简述计算机的设计原理
![简述计算机的设计原理](https://img.taocdn.com/s3/m/46a193345bcfa1c7aa00b52acfc789eb162d9e6a.png)
简述计算机的设计原理计算机的设计原理。
计算机的设计原理是指计算机系统的构成和运行原理。
它涉及到计算机硬件、软件、网络等方面的知识,是计算机科学和技术的基础。
计算机的设计原理包括计算机的结构、指令系统、运算器和控制器的设计、存储器和输入输出设备的设计、计算机网络的设计等内容。
下面将简要介绍计算机的设计原理。
首先,计算机的结构是计算机的基本组成部分。
它包括中央处理器(CPU)、存储器、输入设备、输出设备和系统总线等。
中央处理器是计算机的核心部件,它包括运算器和控制器。
运算器负责进行各种算术运算和逻辑运算,控制器则负责控制计算机的运行。
存储器用于存储程序和数据,输入设备用于输入数据和程序,输出设备用于输出计算结果。
其次,计算机的指令系统是计算机的操作系统。
它包括指令的格式、指令的功能、指令的寻址方式等内容。
指令系统是计算机硬件和软件的接口,它规定了计算机的操作方式和功能。
指令系统的设计需要考虑到计算机的性能、可编程性、易用性等因素。
再次,计算机的运算器和控制器的设计是计算机的关键技术。
运算器负责进行各种算术运算和逻辑运算,控制器则负责控制计算机的运行。
它们的设计需要考虑到计算机的速度、精度、可靠性等因素。
在现代计算机中,运算器和控制器通常由微处理器实现。
此外,计算机的存储器和输入输出设备的设计也是计算机的重要组成部分。
存储器用于存储程序和数据,输入输出设备用于输入数据和程序以及输出计算结果。
它们的设计需要考虑到存储容量、存取速度、可靠性、成本等因素。
最后,计算机网络的设计是计算机的发展方向之一。
计算机网络是将多台计算机连接在一起,实现信息共享和资源共享。
计算机网络的设计需要考虑到网络拓扑、网络协议、网络安全、网络性能等因素。
综上所述,计算机的设计原理涉及到计算机的结构、指令系统、运算器和控制器的设计、存储器和输入输出设备的设计、计算机网络的设计等内容。
它是计算机科学和技术的基础,对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统的性能具有重要意义。
计算机组成与设计ch05
![计算机组成与设计ch05](https://img.taocdn.com/s3/m/146fc345da38376baf1fae9d.png)
计算机组成原理- CH05 指令系统体系结构5.1 概述计算机指令由操作码和操作数组成。
操作码指定要执行的操作类型,而操作数指出数据所处的寄存器和内存单元。
本章会对上一章的内容做进一步的展开,深入讨论计算机的指令系统体系结构。
将介绍各种不同的指令类型和操作数类型,以及指令如何访问内存中的数据。
5.2 指令格式每条计算机的指令都有一个操作码和0个或多个操作数.每条指令允许使用的操作数的个数不同,指令的类型和指令处理的操作数的类型也可能不同.更具体地说,各种指令集可能在特征上存在如下差别:操作数在CPU中的存储方式(数据可以存储在堆栈结构或寄存器中)指令作用的操作数的数目(最常用的操作数个数为0,1,2和3) 操作数的位置(如果简单地按照指令适用的操作数的组合,则各种指令可以分为寄存器-寄存器类型,寄存器-存储器类型或存储器-存储器类型)操作(不仅包括操作的类型,而且指出指令是否可以访问存储器) 操作数的类型和长度(操作数可能是地址,数字或字符)5.2.1 指令系统的设计指令系统体系结构(ISA)的效能可以用下面几个因素来衡量:(1) 程序执行指令时占用内存空间的大小;(2) 指令系统的复杂程度, 主要指指令执行所需要的译码数量和指令所执行的任务的复杂性;(3) 指令的长度;(4) 指令系统中指令的总数目.设计指令系统时需要考虑的问题包括:指令一般越短越好,因为较短的指令占用较少的内存空间,并且撮指令的速度也会更快.但是采用短指令会限制指令的数量.固定长度的指令的译码相对比较容易, 但却浪费空间.存储器的组成形式会影响指令的格式.固定长度的指令系统并不表示必须使用固定数量的操作数.存在多种不同类型的寻址方法.如果机器的字由多个字节组成,就需要考虑组成的字的字节是按照怎样的次序存储到按字节的机器存储器中设计的体系结构需要多少个寄存器且这些寄存器应该如何进行组织安排,操作数如何存放在CPU中5.2.2小端和大端的位序问题术语----- 位端(endian)指的是计算机体系结构中的"位序" (byte order).位端是指在计算机中存储一个多字节数据元素时, 各个字节的排列方式.将最低位的字节首先存放到低位地址,然后再将最高位的字节存放到高位地址,采用这种方式的机器称为小端(little endian)机器.先将最高位的字节存放到低位地址,然后再存放最低位的字节. 这种类型的机器称为大端(big endian)机器.大部分的UNIX计算机都是大端机器, 而大多数的PC机则是小端机器.大端位序的存储方式更自然些, 而且更便于阅读十六进制编写的程序段.大端位序的机器存储整数和字符串时使用相同的次序, 并且在某些字符串操作时速度会更快一些. 大部分位图映身格式的图像都是采用"最高位在字符串的左边"的变换方法, 也就是说对于像素大于一个字节的数据可以直接按照大端位序机器自身体系结构的安排顺序进行处理.大端位序的存储方式也有缺点,如果计算机要进行从32位整数地址到16位整数地址的转换操作, 则要求大端机器执行加法运算.高精度的算术运算在小端机器上会更快和更方便一些.计算机网络都是采用大端位序的体系结构.5.2.3 CPU的内部存储机制: 堆栈和寄存器CPU的数据存储方式是区分不同指令系统体系结构(ISA)的最基本的方法. 这里有三种不同的体系结构可供选择.1. 堆栈体系结构2. 累加器体系结构3. 通用寄存器(GPR)体系结构堆栈体系结构(stack architecture)的计算机使用一个堆栈来执行各种指令, 而且指令的操作数就隐含地存放在堆栈的顶部. 这种机器通常具有好的编码密度和一个简单的表达式估值模型,但由于不能对堆栈进行随机访问, 使得采用堆栈结构的机器很难产生高效率的编码.累加器体系结构(Accumulator architecture)的计算机, 比如MARIE, 是将其中一个操作数隐含在累加器中.降低了机器的内部复杂性,而且允许使用非常短的指令. 但由于累加器是临时存储, 所以对存储器的访问非常频繁.通用寄存器体系结构(general purpose register architecture)的计算机, 采用多个通用寄存器组, 这是当今计算机体系结构中最广泛接受的模型.寄存器组的访问速度比存储器快得多,通用寄存器体系结构可以根据指令的操作数所处的位置分成三种类型.存储器-存储器(memory-memory)体系结构可以有两个或三个操作数位于存储器内, 允许有一条执行某种操作而不需要有任何操作数的指令存放在某个寄存器中.寄存器-存储器(register-memory)体系结构则是采用混合方式,这其中至少有一个操作数在寄存器中和一个操作数在存储器中.装入-存储(load-store)式体系结构则需要在任何对数据的操作执行之前,先将数据装入寄存器中.5.2.4 操作数的数目和指令的长度在现在的计算机体系结构中, 指令构成的格式有如下的两种方式:固定长度(fixed length)使用这种格式的指令系统会浪费一些存储空间, 但是指令执行的速度快. 在采用指令层次(instruction-level) 的流水线结构时, 固定长度的指令系统的性能会更好些可变长度(variable length)这种指令的译码会变得比较复杂, 但是却可以节省存储空间.最常用的指令格式包括有零个, 一个, 两个, 或三个操作数. 使用一个堆栈结构也可以允许有不带操作数(零操作数)的指令.只有操作码 (0 地址)操作码 + 1个地址 (通常只有一个存储器地址)操作码 + 2个地址 (通常是两个寄存器地址, 或者是一个寄存器地址加上一个存储器地址)操作码 + 3个地址 (通常是三个寄存器地址, 或者是寄存器和存储器的某种组合形式)不带操作数的机器指令必须使用堆栈来执行在逻辑上需要一个或两个操作数的操作随着每条指令所允许的操作数的数目的减少, 完成相同程序功能所需的指令数目将会增加. 这就是一个典型的在空间和时间之间进行平衡折衷.通常,采用较短的指令需要编写较长的程序5.2.5 扩展操作码扩展操作码 (expanding opcode)代表了一种折衷的方案,就是既要求有尽可能多的操作码的数目, 又要求采用尽可能短的操作码, 所设计的指令长度也比较短.其设计的基本思想是: 选用短操作码, 而当有需要时可以有某种方法将操作码加长采用扩展操作码的方法使指令的译码变得更加复杂5.3 指令类型有些指令的操作对象不是数据, 指令归纳为以下几种类型:数据移动算术运算布尔逻辑运算位操作 (移位和循环换位)输入/输出 (I/O)控制转移专门用途数据移动指令是最常用的指令. 人们常常需要将数据从存储器移到寄存器, 从寄存器移到寄存器, 以及从寄存器移到存储器等.算术运算指令包括有整数和浮点运算的各种指令.布尔逻辑指令执行布尔逻辑运算, 与算术指令的运算方式非常类似位操作指令用来在某个特定的数据字中对一些单独数据位(或者是一些位的集合) 进行置位和复位操作.输入/输入(I/O) 指令随着计算机体系结构的不同而有很大区别. 处理输入输出的基本方式有: 程序控制的I/O, 中断驱动的I/O 和直接存储器访问(DMA) 的I/O 三种方式控制指令包括分支转移(branch), 跳过(skip) 和进程调用(procedure call)等.专用指令包括字符串处理的指令, 高级语言支持的指令, 保护和标志位控制指令, 以及高速缓存(cache) 指令等.5.4 寻址与寻址有关的两个最重要的问题是: 可以进行编址的数据类型和各种各样的寻址方式.5.4.1 数据类型如果指令要引用某个特定的数据类型,必须有相应的硬件对该种类型的数据提供支持指针是被认为与整数和浮点数字不同的数据类型.对于使用指针的指令, 操作数本质上就是一个地址, 并且必须被当成一个地址处理.5.4.2 寻址方式寻址方式是指定指令中操作数的位置的方法立即寻址 (immediate addressing)是指在指令中操作代码后面的数值会被立即引用, 12位的操作数域并不是指定一个地址, 而是表示指令所要求的实际操作数. 但由于加载的数值是固定的, 这种方式非常不灵活直接寻址 (direct addressing) 是指在指令中直接指定要引用的数值的存储器地址. 直接寻址方式比立即寻址方式要灵活得多.寄存器寻址 (register addressing) 方式中, 是采用一个寄存器, 而不是存储器来指定操作数. 寄存器寻址方式中被指定的寄存器中的内容将用作指令的操作数.间接寻址 (indirect addressing)是一种非常有效的寻址方式, 使用起来特别灵活,在间接寻址方式中, 地址域中的二进制数用来指定一个存储器地址, 该地址中的内容将被用作一个指针. 操作数的有效地址是通过访问这个存储器地址来获取的作为间接寻址的一种变化形式操作数域的二进制位也可以用来指定一个寄存器,而不是指定某个存储器地址.这种方式称为寄存器间接寻址 (register indirect addressing).在变址寻址方式(indexed addressing)中, 一个变址寄存器(要么显式地指定, 要么隐式指定)用来存储一个偏移量(offset, 或称为位移量(displacement)基址寻址(based addressing)方式与变址寻址方式非常类似.区别是,基址寻址方式使用的是基地址寄存器,而不是变址寄存器.堆栈寻址(stack addressing)方式,则操作数就假定放在堆栈中.5.5 指令的流水线有些CPU会将取指-译码-执行周期分成一些较小的步骤, 其中的某些较小的步骤可以并行执行. 这种时间上的交叠可以加快CPU的执行速度,这种方法称为流水线(pipeline).不同的步骤可以并行完成不同指令的各个部分.这其中的每一个步骤都称为流水线极(pipeline stage).一旦第一条指令的取指任务完成, 第一条指令就会被送去进行了译码操作.与些同时, 可以开始第二条指令的取指. 当第一条指令取操作数时, 第二条指令被送去译码, 同时开始取第三条指令.这些事可以并行发生并不是所有指令都必须经过管道中的每一级流水线. 有些情况会阻碍计算机实现每个时钟周期执行一条指令的目标资源冲突数据关联条件分支语句资源冲突 (resource conflict)是指令级并行执行过程中要考虑的主要问题.例如一个在读一个在写数据关联 (data dependency)是指当一条指令的执行尚未结束时, 后面某条指令却要求该指令的执行结果作为其操作数.分支转移语句来改变程序的执行流程,但是这样会对流水线造成重大问题. 许多计算机体系结构都设计分支预测(branch prediction) 机构, 利用合理的逻辑来对下一条指令做出最优的预测.超标量 (superscalar) 体系结构是利用多条平行的流水线同时执行多个操作超流水线 (superpipelining) 体系结构则是将超标量体系结构和流水线体系结构的概念组合起来, 把流水线的各个级分割成更小的步骤.IA-64 体系结构却是一个超长指令字 (VLIW) 体系结构, 即每条指令可以指定多个标量操作, 也就是编译器可以把多个操作放到一条指令中.。
计算机组成与设计第五版答案
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计算机组成与设计:《计算机组成与设计》是2010年机械工业出版社出版的图书,作者是帕特森(DavidA.Patterson)。
该书讲述的是采用了一个MIPS 处理器来展示计算机硬件技术、流水线、存储器的层次结构以及I/O 等基本功能。
此外,该书还包括一些关于x86架构的介绍。
内容简介:这本最畅销的计算机组成书籍经过全面更新,关注现今发生在计算机体系结构领域的革命性变革:从单处理器发展到多核微处理器。
此外,出版这本书的ARM版是为了强调嵌入式系统对于全亚洲计算行业的重要性,并采用ARM处理器来讨论实际计算机的指令集和算术运算。
因为ARM是用于嵌入式设备的最流行的指令集架构,而全世界每年约销售40亿个嵌入式设备。
采用ARMv6(ARM 11系列)为主要架构来展示指令系统和计算机算术运算的基本功能。
覆盖从串行计算到并行计算的革命性变革,新增了关于并行化的一章,并且每章中还有一些强调并行硬件和软件主题的小节。
新增一个由NVIDIA的首席科学家和架构主管撰写的附录,介绍了现代GPU的出现和重要性,首次详细描述了这个针对可视计算进行了优化的高度并行化、多线程、多核的处理器。
描述一种度量多核性能的独特方法——“Roofline model”,自带benchmark测试和分析AMD Opteron X4、Intel Xeo 5000、Sun Ultra SPARC T2和IBM Cell的性能。
涵盖了一些关于闪存和虚拟机的新内容。
提供了大量富有启发性的练习题,内容达200多页。
将AMD Opteron X4和Intel Nehalem作为贯穿《计算机组成与设计:硬件/软件接口(英文版·第4版·ARM版)》的实例。
用SPEC CPU2006组件更新了所有处理器性能实例。
图书目录:1 Computer Abstractions and Technology1.1 Introduction1.2 BelowYour Program1.3 Under the Covers1.4 Performance1.5 The Power Wall1.6 The Sea Change: The Switch from Uniprocessors to Multiprocessors1.7 Real Stuff: Manufacturing and Benchmarking the AMD Opteron X41.8 Fallacies and Pitfalls1.9 Concluding Remarks1.10 Historical Perspective and Further Reading1.11 Exercises2 Instructions: Language of the Computer2.1 Introduction2.2 Operations of the Computer Hardware2.3 Operands of the Computer Hardware2.4 Signed and Unsigned Numbers2.5 Representing Instructions in the Computer2.6 Logical Operations2.7 Instructions for Making Decisions2.8 Supporting Procedures in Computer Hardware2.9 Communicating with People2.10 ARM Addressing for 32-Bit Immediates and More Complex Addressing Modes2.11 Parallelism and Instructions: Synchronization2.12 Translating and Starting a Program2.13 A C Sort Example to Put lt AU Together2.14 Arrays versus Pointers2.15 Advanced Material: Compiling C and Interpreting Java2.16 Real Stuff." MIPS Instructions2.17 Real Stuff: x86 Instructions2.18 Fallacies and Pitfalls2.19 Conduding Remarks2.20 Historical Perspective and Further Reading2.21 Exercises3 Arithmetic for Computers3.1 Introduction3.2 Addition and Subtraction3.3 Multiplication3.4 Division3.5 Floating Point3.6 Parallelism and Computer Arithmetic: Associativity 3.7 Real Stuff: Floating Point in the x863.8 Fallacies and Pitfalls3.9 Concluding Remarks3.10 Historical Perspective and Further Reading3.11 Exercises4 The Processor4.1 Introduction4.2 Logic Design Conventions4.3 Building a Datapath4.4 A Simple Implementation Scheme4.5 An Overview of Pipelining4.6 Pipelined Datapath and Control4.7 Data Hazards: Forwarding versus Stalling4.8 Control Hazards4.9 Exceptions4.10 Parallelism and Advanced Instruction-Level Parallelism4.11 Real Stuff: theAMD OpteronX4 (Barcelona)Pipeline4.12 Advanced Topic: an Introduction to Digital Design Using a Hardware Design Language to Describe and Model a Pipelineand More Pipelining Illustrations4.13 Fallacies and Pitfalls4.14 Concluding Remarks4.15 Historical Perspective and Further Reading4.16 Exercises5 Large and Fast: Exploiting Memory Hierarchy5.1 Introduction5.2 The Basics of Caches5.3 Measuring and Improving Cache Performance5.4 Virtual Memory5.5 A Common Framework for Memory Hierarchies5.6 Virtual Machines5.7 Using a Finite-State Machine to Control a Simple Cache5.8 Parallelism and Memory Hierarchies: Cache Coherence5.9 Advanced Material: Implementing Cache Controllers5.10 Real Stuff: the AMD Opteron X4 (Barcelona)and Intel NehalemMemory Hierarchies5.11 Fallacies and Pitfalls5.12 Concluding Remarks5.13 Historical Perspective and Further Reading5.14 Exercises6 Storage and Other I/0 Topics6.1 Introduction6.2 Dependability, Reliability, and Availability6.3 Disk Storage6.4 Flash Storage6.5 Connecting Processors, Memory, and I/O Devices6.6 Interfacing I/O Devices to the Processor, Memory, andOperating System6.7 I/O Performance Measures: Examples from Disk and File Systems6.8 Designing an I/O System6.9 Parallelism and I/O: Redundant Arrays of Inexpensive Disks6.10 Real Stuff: Sun Fire x4150 Server6.11 Advanced Topics: Networks6.12 Fallacies and Pitfalls6.13 Concluding Remarks6.14 Historical Perspective and Further Reading6.15 Exercises7 Multicores, Multiprocessors, and Clusters7.1 Introduction7.2 The Difficulty of Creating Parallel Processing Programs7.3 Shared Memory Multiprocessors7.4 Clusters and Other Message-Passing Multiprocessors7.5 Hardware Multithreading 637.6 SISD,MIMD,SIMD,SPMD,and Vector7.7 Introduction to Graphics Processing Units7.8 Introduction to Multiprocessor Network Topologies7.9 Multiprocessor Benchmarks7.10 Roofline:A Simple Performance Model7.11 Real Stuff:Benchmarking Four Multicores Using theRooflineMudd7.12 Fallacies and Pitfalls7.13 Concluding Remarks7.14 Historical Perspective and Further Reading7.15 ExercisesInuexC D-ROM CONTENTA Graphics and Computing GPUSA.1 IntroductionA.2 GPU System ArchitecturesA.3 Scalable Parallelism-Programming GPUSA.4 Multithreaded Multiprocessor ArchitectureA.5 Paralld Memory System G.6 Floating PointA.6 Floating Point ArithmeticA.7 Real Stuff:The NVIDIA GeForce 8800A.8 Real Stuff:MappingApplications to GPUsA.9 Fallacies and PitflaUsA.10 Conduding RemarksA.1l HistoricalPerspectiveandFurtherReadingB1 ARM and Thumb Assembler InstructionsB1.1 Using This AppendixB1.2 SyntaxB1.3 Alphabetical List ofARM and Thumb Instructions B1.4 ARM Asembler Quick ReferenceB1.5 GNU Assembler Quick ReferenceB2 ARM and Thumb Instruction EncodingsB3 Intruction Cycle TimingsC The Basics of Logic DesignD Mapping Control to HardwareADVANCED CONTENTHISTORICAL PERSPECTIVES & FURTHER READINGTUTORIALSSOFTWARE作者简介:David A.Patterson,加州大学伯克利分校计算机科学系教授。
计算机组成与设计第五版答案
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解决方案4第4章解决方案S-34.1 4.1.1信号值如下如下:RegWrite MemReadALUMux MemWrite aloop RegMux Branch0 0 1(Imm)1 ADD X 0ALUMux是在ALU输入处控制Mux 的控制信号,0(Reg)选择寄存器文件的输出,和1(Imm)从指令字中选择立即数作为第二个输入铝合金是控制输入到寄存器文件的Mux的控制信号,0(ALU)选择ALU 的输出,1(Mem)选择存储器的输出。
X值表示“不在乎”(不管信号是0还是1)4.1.2除了未使用的寄存器4.1.3的分支添加单元和写入端口:分支添加,寄存器的写入端口无输出:无(所有单元都产生输出)4.2 4.2.1第四条指令使用指令存储器,两个寄存器读端口,将Rd和Rs相加的ALU,数据存储器和寄存器中的写入端口。
4.2.2无。
此指令可使用现有的块来实现。
4.2.3无。
该指令无需添加新的控制信号即可实现。
它只需要改变控制逻辑。
4.3 4.3.1时钟周期时间由关键路径决定,对于给定的延迟,它恰好是为了得到加载指令的数据值:I-Mem(读取指令)、Regs(比控制时间长)、Mux(选择ALU 输入)、ALU、数据存储器,和Mux(从内存中选择要写入寄存器的值)。
这个路径的延迟是400ps?200秒?第30页?120秒?350马力?第30页?1130马力。
1430马力(1130马力?300 ps,ALU在关键路径上)。
4.3.2第4.3.2加速来自于时钟周期时间的变化和程序所需时钟周期数的变化:程序所需的周期数减少了5%,但周期时间是1430而不是1130,所以我们的加速比是(1/0.95)*(1130/1430)?0.83,这意味着我们实际上在减速。
S-4第4章解决方案4.3.3成本始终是所有组件(不只是关键路径上的组件)的总成本,因此原始处理器的成本为I-Mem、Regs、Control、ALU、D-Mem、2个Add单元和3个Mux 单元,总成本为1000?200?500?100?2000年?2*30?3*10?3890.我们将计算与基线相关的成本。
计算机系统原理与设计
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计算机系统原理与设计计算机系统是由硬件和软件两个部分组成的,其中硬件包括了中央处理器、内存、输入输出设备等,而软件则包括了操作系统、应用程序等。
在计算机系统的设计中,硬件和软件的协同工作起着至关重要的作用。
本文将着重探讨计算机系统设计中的硬件方面,包括计算机的基本结构、CPU的设计、内存的管理等。
计算机系统基本结构计算机系统一般由五大部分组成:输入设备、输出设备、存储设备、运算器和控制器。
其中运算器和控制器又被称作中央处理器(CPU)。
计算机的基本结构如下图所示:在计算机运行中,输入设备用于向计算机输入命令和数据,输出设备则用于将计算机处理后的数据输出给人类。
存储设备则用于存储数据和程序,而运算器则用于对数据进行算数运算和逻辑运算,最终将结果存储到内存中。
控制器则是计算机的大脑,负责控制计算机的运行,包括存储器的读写、指令的解码和执行等。
CPU设计中的指令集CPU是计算机系统的核心,CPU的设计中指令集的设计是至关重要的。
指令集是CPU与软件之间传递信息的桥梁,指令集的设计好坏将直接影响CPU的性能和软件的开发效率。
指令集的设计要考虑到诸多因素,包括指令的可扩展性、指令集的大小、指令的操作数、指令的格式等。
指令集的可扩展性是指能否向指令集中添加新的指令,这要求指令集的设计要具有一定的可变性。
指令集的大小也是指令集设计需要考虑的因素之一,指令集越小,占用的存储空间越小,可以提高系统的效率。
指令的操作数和格式也是指令集设计需要考虑的因素之一,指令的操作数越多,指令的效率越高。
指令的格式则是指令在内存中存储的格式,指令的格式设计要遵循一定的规范。
内存管理内存管理是计算机系统设计中的另一个关键点。
内存是计算机系统中存储和读取数据和程序的重要组成部分,内存管理的好坏直接影响计算机系统的性能和稳定性。
内存管理涉及到内存的分配、保护和清除等问题。
内存分配是指将内存划分成多个区域,为不同的程序分配不同的内存空间。
计算机组成与设计第三版 第四章课后答案
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4.6 运算器内的乘商寄存器的移位操作与通用寄存器的移 位操作之间应有什么样的关联关系吗?为什么会是这样?
பைடு நூலகம்
乘除寄存器的移位操作与通用寄存器的移位操作是联合 移位,没有乘除寄存器单独移位功能。当通用寄存器本 身移位时,乘除寄存器不受影响。
4.8.以教学计算机为例,说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、 传送功能,为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位信 号,最低、最高位的移位输入信号,以及状态位的接受与记忆问题。设计完 成如下操作功能的操作步骤和必须提供的信号:把100送入R0,R0的内容送入 R1,完成R0-R1并存入R0,R1的内容减1,R1的内容送入Q,R1和Q与C联合 右移一位。
4.8.以教学计算机为例,说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、 传送功能,为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位信 号,最低、最高位的移位输入信号,以及状态位的接受与记忆问题。设计完 成如下操作功能的操作步骤和必须提供的信号:把100送入R0,R0的内容送入 R1,完成R0-R1并存入R0,R1的内容减1,R1的内容送入Q,R1和Q与C联合 右移一位。
4.13.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此处的数均为二进制)。 (1)浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示(含符号位),写出 该浮点数能表示的绝对值最大、最小的(正数和负数)数值; (2)写出X、Y正确的浮点数表示(注意,此处预设了个小陷阱); (3)计算X+Y; (4)计算X*Y。 4)计算X*Y A:阶码相加:[X+Y]移=[X]移+[Y]补=01 011+11 110=01 001 (符号位10第1位为0,不溢出;00时上溢,01时下溢) B:尾数相乘结果:0 1010110 110111 C:已满足规格化要求,不需左规,尾数不变,阶码仍为001 D:舍入处理:按0舍1入规则,尾数之后的6位110111舍去,尾数 +1=0 1010111 所以,X*Y最终浮点数格式的结果: 1 001 0 1010111,即 0.1010111*21
计算机组成原理与设计课程设计
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计算机组成原理与设计课程设计导言计算机组成原理与设计是计算机专业的核心课程,主要介绍计算机系统硬件的组成和工作原理,以及计算机系统的设计和实现方法。
本课程的设计旨在帮助学生深入了解计算机系统硬件的基本原理和设计方法,为学生今后的学习和工作奠定坚实的基础。
课程目标本课程旨在使学生:•了解计算机系统硬件的基本组成和工作原理;•掌握计算机系统的主要部件的功能和原理;•具备设计和实现简单计算机系统的能力;•培养学生的系统思维和分析能力。
教学内容1.计算机系统的基本组成和工作原理1.计算机的基本层次结构2.计算机的工作原理3.计算机系统性能指标2.处理器的基本组成和工作原理1.处理器的指令执行过程2.处理器的运算单元和控制单元3.处理器的主要指令集和寻址方式3.存储器的基本组成和工作原理1.存储器的层次结构2.存储器的访问机制3.存储器的组织和管理4.输入输出设备的基本组成和工作原理1.输入输出设备的分类和特点2.输入输出设备与计算机的接口方式3.输入输出设备的控制方式5.计算机系统的设计和实现方法1.组成原理的设计流程和方法2.计算机系统的体系结构设计和性能分析3.计算机系统的从软件到硬件实现教学方法本课程采用理论教学与实验教学相结合的教学方法,通过理论讲解、设计实践、案例分析等方式,帮助学生深入理解计算机系统的原理和方法,掌握计算机系统的设计和实现技能。
1.理论讲解:讲解计算机系统的基本原理和设计方法;2.设计实践:设计和实现简单计算机系统,提升学生的实践能力;3.案例分析:分析和讨论实际计算机系统的结构和性能,培养学生的系统分析和思维能力。
实验内容1.计算机硬件的组装和调试实验1.了解计算机硬件的基本组成和工作原理;2.掌握计算机硬件的组装和调试方法;3.熟悉计算机硬件的故障排除和维护方法。
2.指令执行过程模拟实验1.理解指令的执行过程和执行时间;2.学习指令系统的设计方法;3.掌握指令执行过程的模拟方法,加深对计算机系统的理解和认识。
《计算机组成与设计》习题解答
![《计算机组成与设计》习题解答](https://img.taocdn.com/s3/m/aa56825e87c24028905fc33d.png)
《计算机组成与设计》习题解答第1章19. 设控制器的输入信号有时钟信号(T1, T2, T3)和指令译码器的输出信号(ADD, MOVE, JMP),输出信号为(PCin, MARin, Yin),其逻辑表达式为PCin = T3*JMP MARin = T1 + T2*MOVE Yin = T3*(ADD + JMP) 试画出阵列逻辑电路的结构图,标出其中每个线路交叉点的连接编程情况,用圆点表示连接的交叉点,无圆点的交叉线表示不连接。
答:T1 T2 T3 ADD MOVE JMP PCin MARin Yin20. 可编程阵列逻辑芯片PAL20L8有多少个信号线引脚,其中有多少个引脚可以用于输出信号?有多少个引脚可用于输入信号?芯片内部有多少可编程点?答:有20个信号线引脚,其中有8个引脚可以用于输出信号,有20个引脚可用于输入信号,芯片内部有40x8x8=2560个可编程点。
注:这是原始产品的情况。
某些产商的产品为了降低成本,可能减少了可编程点的数量。
第3章10. 写出下列二进制数的原码、反码、补码和移码。
(1) 11010100 (2) 0.1010000 (3) -10101100 (4) -0.0110000 答:(1)[11010100]原= 011010100,[11010100]反= 011010100,[11010100]补= 011010100,[11010100]移= 111010100(2)[0.1010000]原= 0.1010000,[0.1010000]反= 0.1010000,[0.1010000]补= 0.1010000,[0.1010000]移没有定义(3)[-10101100]原= 110101100,[-10101100]反= 101010011,[-10101100]补= 101010100,[-10101100]移= 001010100 (4)[-0.0110000]原= 1.0110000,[-0.0110000]反=1.1001111,[-0.0110000]补=1.1010000,[-0.0110000]移没有定义15. 对以下数据作规格化浮点数的编码,假定1位符号位,基数为2,阶码5位,采用移码,尾数10位,采用补码。
计算机组成与设计 第五版答案_CH01_Solution
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Chapter 1 Solutions S-3 1.1 P ersonal computer (includes workstation and laptop): Personal computersemphasize delivery of good performance to single users at low cost and usuallyexecute third-party soft ware.Personal mobile device (PMD, includes tablets): PMDs are battery operatedwith wireless connectivity to the Internet and typically cost hundreds ofdollars, and, like PCs, users can download soft ware (“apps”) to run on them.Unlike PCs, they no longer have a keyboard and mouse, and are more likelyto rely on a touch-sensitive screen or even speech input.Server: Computer used to run large problems and usually accessed via a network.Warehouse scale computer: Th ousands of processors forming a large cluster.Supercomputer: Computer composed of hundreds to thousands of processorsand terabytes of memory.Embedded computer: Computer designed to run one application or one setof related applications and integrated into a single system.1.2a.Performance via Pipeliningb.Dependability via Redundancyc.Performance via Predictiond.Make the Common Case Faste.Hierarchy of Memoriesf.Performance via Parallelismg.Design for Moore’s Lawe Abstraction to Simplify Design1.3 Th e program is compiled into an assembly language program, which is thenassembled into a machine language program.1.4a.1280 ϫ 1024 pixels ϭ 1,310,720 pixels ϭϾ 1,310,720 ϫ 3 ϭ 3,932,160bytes/frame.b. 3,932,160 bytes ϫ (8 bits/byte) /100E6 bits/second ϭ 0.31 seconds1.5a. performance of P1 (instructions/sec) ϭ 3 ϫ 109/1.5 ϭ 2 ϫ 109performance of P2 (instructions/sec) ϭ 2.5 ϫ 109/1.0 ϭ 2.5 ϫ 109performance of P3 (instructions/sec) ϭ 4 ϫ 109/2.2 ϭ 1.8 ϫ 109S-4 Chapter1Solutionsb. cycles(P1) ϭ 10 ϫ 3 ϫ 109ϭ 30 ϫ 109 scycles(P2) ϭ 10 ϫ 2.5 ϫ 109ϭ 25 ϫ 109 scycles(P3) ϭ 10 ϫ 4 ϫ 109ϭ 40 ϫ 109 sc. No. instructions(P1) ϭ 30 ϫ 109/1.5 ϭ 20 ϫ 109No. instructions(P2) ϭ 25 ϫ 109/1 ϭ 25 ϫ 109No. instructions(P3) ϭ 40 ϫ 109/2.2 ϭ 18.18 ϫ 109CPInew ϭ CPIoldϫ 1.2, then CPI(P1) ϭ 1.8, CPI(P2) ϭ 1.2, CPI(P3) ϭ 2.6fϭ No. instr. ϫ CPI/time, thenf(P1) ϭ 20 ϫ 109ϫ1.8/7 ϭ 5.14 GHzf(P2) ϭ 25 ϫ 109ϫ 1.2/7 ϭ 4.28 GHzf(P1) ϭ 18.18 ϫ 109ϫ 2.6/7 ϭ 6.75 GHz1.6a. C lass A: 105 instr. Class B: 2 ϫ 105 instr. Class C: 5 ϫ 105 instr.Class D: 2 ϫ 105 instr.Time ϭ No. instr. ϫ CPI/clock rateTotal time P1 ϭ (105ϩ 2 ϫ 105ϫ 2 ϩ 5 ϫ 105ϫ 3 ϩ 2 ϫ 105ϫ 3)/(2.5 ϫ109) ϭ 10.4 ϫ 10Ϫ4 sTotal time P2 ϭ (105ϫ 2 ϩ 2 ϫ 105ϫ 2 ϩ 5 ϫ 105ϫ 2 ϩ 2 ϫ 105ϫ 2)/(3 ϫ 109) ϭ 6.66 ϫ 10Ϫ4 sCPI(P1) ϭ 10.4 ϫ 10Ϫ4ϫ 2.5 ϫ 109/106ϭ 2.6CPI(P2) ϭ 6.66 ϫ 10Ϫ4ϫ 3 ϫ 109/106ϭ 2.0b. c lock cycles(P1)ϭ 105ϫ 1ϩ 2 ϫ 105ϫ 2 ϩ 5 ϫ 105ϫ 3 ϩ 2 ϫ 105ϫ 3ϭ 26 ϫ 105clock cycles(P2) ϭ 105ϫ 2ϩ 2 ϫ 105ϫ 2 ϩ 5 ϫ 105ϫ 2 ϩ 2 ϫ 105ϫ 2 ϭ 20 ϫ 1051.7a. CPI ϭ Texecϫ f/No. instr.Compiler A CPI ϭ 1.1Compiler B CPI ϭ 1.25b.fB /fAϭ (No. instr.(B) ϫ CPI(B))/(No. instr.(A) ϫ CPI(A)) ϭ 1.37c.TA /Tnewϭ 1.67T B /Tnewϭ 2.27Chapter 1 Solutions S-51.81.8.1 C ϭ 2 ϫ DP/(V2*F)Pentium 4: C ϭ 3.2E–8FCore i5 Ivy Bridge: C ϭ 2.9E–8F1.8.2 Pentium 4: 10/100 ϭ 10%Core i5 Ivy Bridge: 30/70 ϭ 42.9%1.8.3 (Snew ϩ Dnew)/(Soldϩ Dold) ϭ 0.90Dnew ϭ C ϫ Vnew2 ϫ FS old ϭ Voldϫ IS new ϭ Vnewϫ ITh erefore:V new ϭ [Dnew/(C ϫ F)]1/2Dnew ϭ 0.90 ϫ (Soldϩ Dold) Ϫ SnewS new ϭ Vnewϫ (Sold/Vold)Pentium 4:S new ϭ Vnewϫ (10/1.25) ϭ Vnewϫ 8Dnew ϭ 0.90 ϫ 100 Ϫ Vnewϫ 8 ϭ 90 Ϫ Vnewϫ 8V new ϭ [(90 Ϫ Vnewϫ 8)/(3.2E8 ϫ 3.6E9)]1/2Vnewϭ 0.85 V Core i5:S new ϭ Vnewϫ (30/0.9) ϭ Vnewϫ 33.3Dnew ϭ 0.90 ϫ 70 Ϫ Vnewϫ 33.3 ϭ 63 Ϫ Vnewϫ 33.3V new ϭ [(63 Ϫ Vnewϫ 33.3)/(2.9E8 ϫ 3.4E9)]1/2Vnewϭ 0.64 V1.91.9.11 2.56E9 1.28E9 2.56E87.94E1039.712 1.83E99.14E8 2.56E8 5.67E1028.3 1.449.12E8 4.57E8 2.56E8 2.83E1014.2 2.88 4.57E8 2.29E8 2.56E8 1.42E107.10 5.6S-6 Chapter1Solutions1.9.2141.0229.3414.687.331.9.3 31.101.10.1 die area15cmϭ wafer area/dies per wafer ϭ pi*7.52 / 84 ϭ 2.10 cm2yield15cmϭ 1/(1ϩ(0.020*2.10/2))2ϭ 0.9593die area20cmϭ wafer area/dies per wafer ϭ pi*102/100 ϭ 3.14 cm2yield20cmϭ 1/(1ϩ(0.031*3.14/2))2ϭ 0.90931.10.2 cost/die15cmϭ 12/(84*0.9593) ϭ 0.1489cost/die20cmϭ 15/(100*0.9093) ϭ 0.16501.10.3 die area15cmϭ wafer area/dies per wafer ϭ pi*7.52/(84*1.1) ϭ 1.91 cm2yield15cmϭ 1/(1 ϩ (0.020*1.15*1.91/2))2ϭ 0.9575die area20cmϭ wafer area/dies per wafer ϭ pi*102/(100*1.1) ϭ 2.86 cm2yield20cmϭ 1/(1 ϩ (0.03*1.15*2.86/2))2ϭ 0.90821.10.4 d efects per area0.92ϭ (1–y^.5)/(y^.5*die_area/2) ϭ (1Ϫ0.92^.5)/(0.92^.5*2/2) ϭ 0.043 defects/cm2defects per area0.95ϭ (1–y^.5)/(y^.5*die_area/2) ϭ (1Ϫ0.95^.5)/(0.95^.5*2/2) ϭ 0.026 defects/cm21.111.11.1 CPI ϭ clock rate ϫ CPU time/instr. countclock rate ϭ 1/cycle time ϭ 3 GHzCPI(bzip2) ϭ 3 ϫ 109ϫ 750/(2389 ϫ 109)ϭ 0.941.11.2 SPEC ratio ϭ ref. time/execution timeSPEC ratio(bzip2) ϭ 9650/750 ϭ 12.861.11.3. CPU time ϭ No. instr. ϫ CPI/clock rateIf CPI and clock rate do not change, the CPU time increase is equal to the increase in the of number of instructions, that is 10%.Chapter 1 Solutions S-71.11.4 CPU time(before) ϭ No. instr. ϫ CPI/clock rateCPU time(aft er) ϭ 1.1 ϫ No. instr. ϫ 1.05 ϫ CPI/clock rateCPU time(aft er)/CPU time(before) ϭ 1.1 ϫ 1.05 ϭ1.155. Th us, CPU timeis increased by 15.5%.1.11.5 SPECratio ϭ reference time/CPU timeSPECratio(aft er)/SPECratio(before) ϭ CPU time(before)/CPU time(aft er) ϭ1/1.1555 ϭ 0.86. Th e SPECratio is decreased by 14%.1.11.6 CPI ϭ (CPU time ϫ clock rate)/No. instr.CPI ϭ 700 ϫ 4 ϫ 109/(0.85 ϫ 2389 ϫ 109) ϭ 1.371.11.7 Clock rate ratio ϭ 4 GHz/3 GHz ϭ 1.33CPI @ 4 GHz ϭ 1.37, CPI @ 3 GHz ϭ 0.94, ratio ϭ 1.45Th ey are diff erent because, although the number of instructions has beenreduced by 15%, the CPU time has been reduced by a lower percentage.1.11.8 700/750 ϭ 0.933. CPU time reduction: 6.7%1.11.9 No. instr. ϭ CPU time ϫ clock rate/CPINo. instr. ϭ 960 ϫ 0.9 ϫ 4 ϫ 109/1.61 ϭ 2146 ϫ 1091.11.10 Clock rate ϭ No. instr. ϫ CPI/CPU time.Clock ratenew ϭ No. instr. ϫ CPI/0.9 ϫ CPU time ϭ 1/0.9 clock rateoldϭ3.33 GHz1.11.11 Clock rate ϭ No. instr. ϫ CPI/CPU time.Clock ratenew ϭ No. instr. ϫ 0.85ϫ CPI/0.80 CPU time ϭ 0.85/0.80,clock rateoldϭ 3.18 GHz1.121.12.1 T(P1) ϭ 5 ϫ 109ϫ 0.9 / (4 ϫ 109) ϭ 1.125 sT(P2) ϭ 109ϫ 0.75 / (3 ϫ 109) ϭ 0.25 sclock rate (P1) Ͼ clock rate(P2), performance(P1) < performance(P2) 1.12.2 T(P1) ϭ No. instr. ϫ CPI/clock rateT(P1) ϭ 2.25 3 1021 sT(P2) 5 N ϫ 0.75/(3 ϫ 109), then N ϭ 9 ϫ 1081.12.3 MIPS ϭ Clock rate ϫ 10Ϫ6/CPIMIPS(P1) ϭ 4 ϫ 109ϫ 10Ϫ6/0.9 ϭ 4.44 ϫ 103S-8 Chapter1SolutionsMIPS(P2) ϭ 3 ϫ 109ϫ 10Ϫ6/0.75 ϭ 4.0 ϫ 103MIPS(P1) Ͼ MIPS(P2), performance(P1) Ͻ performance(P2) (from 11a)1.12.4 MFLOPS ϭ No. FP operations ϫ 10Ϫ6/TMFLOPS(P1) ϭ .4 ϫ 5E9 ϫ 1E-6/1.125 ϭ 1.78E3MFLOPS(P2) ϭ .4 ϫ 1E9 ϫ 1E-6/.25 ϭ 1.60E3MFLOPS(P1) Ͼ MFLOPS(P2), performance(P1) Ͻ performance(P2)(from 11a)1.131.13.1 Tfp ϭ 70 ϫ 0.8 ϭ 56 s. Tnewϭ 56ϩ85ϩ55ϩ40 ϭ 236 s. Reduction: 5.6%1.13.2 Tnew ϭ 250 ϫ 0.8 ϭ 200 s, TfpϩTl/sϩTbranchϭ 165 s, Tintϭ 35 s. Reductiontime INT: 58.8%1.13.3 Tnew ϭ 250 ϫ 0.8 ϭ 200 s, TfpϩTintϩTl/sϭ 210 s. NO1.141.14.1 C lock cyclesϭ CPIfp ϫ No. FP instr. ϩ CPIintϫ No. INT instr. ϩ CPIl/sϫNo. L/S instr. ϩ CPIbranchϫ No. branch instr.TCPUϭ clock cycles/clock rate ϭ clock cycles/2 ϫ 109clock cycles ϭ 512 ϫ 106; TCPUϭ 0.256 sTo have the number of clock cycles by improving the CPI of FP instructions:CPIimproved fp ϫ No. FP instr. ϩ CPIintϫ No. INT instr. ϩ CPIl/sϫ No. L/Sinstr. ϩ CPIbranchϫ No. branch instr. ϭ clock cycles/2CPIimproved fp ϭ (clock cycles/2 Ϫ (CPIintϫ No. INT instr. ϩ CPIl/sϫ No. L/Sinstr. ϩ CPIbranchϫ No. branch instr.)) / No. FP instr.CPIimproved fpϭ (256Ϫ462)/50 Ͻ0 ϭϭϾ not possible1.14.2 Using the clock cycle data from a.To have the number of clock cycles improving the CPI of L/S instructions:CPIfp ϫ No. FP instr. ϩ CPIintϫ No. INT instr. ϩ CPIimproved l/sϫ No. L/Sinstr. ϩ CPIbranchϫ No. branch instr. ϭ clock cycles/2CPIimproved l/s ϭ (clock cycles/2 Ϫ (CPIfpϫ No. FP instr. ϩ CPIintϫ No. INTinstr. ϩ CPIbranchϫ No. branch instr.)) / No. L/S instr.CPIimproved l/sϭ (256Ϫ198)/80 ϭ 0.7251.14.3 C lock cyclesϭ CPIfp ϫ No. FP instr. ϩ CPIintϫ No. INT instr. ϩ CPIl/sϫNo. L/S instr. ϩ CPIbranchϫ No. branch instr.Chapter 1 Solutions S-9TCPUϭ clock cycles/clock rate ϭ clock cycles/2 ϫ 109CPIint ϭ 0.6 ϫ 1 ϭ 0.6; CPIfpϭ 0.6 ϫ 1 ϭ 0.6; CPIl/sϭ 0.7 ϫ 4 ϭ 2.8;CPIbranchϭ 0.7 ϫ 2 ϭ 1.4T CPU (before improv.) ϭ 0.256 s; TCPU(aft er improv.)ϭ 0.171 s1.15110025054100/54 ϭ 1.85 1.85/2 ϭ .9342529100/29 ϭ 3.44 3.44/4 ϭ 0.86 812.516.5100/16.5 ϭ 6.06 6.06/8 ϭ 0.7516 6.2510.25100/10.25 ϭ 9.769.76/16 ϭ 0.61。
计算机组成原理课程设计3篇
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计算机组成原理课程设计第一篇:CPU设计计算机中心处理器(Central Processing Unit, CPU)是计算机的心脏,它负责执行指令,完成计算和控制计算机的所有运算和数据传输。
在计算机组成原理课程设计中,设计一块CPU是非常重要的一步。
CPU的设计与制作需要有一定的基础和经验。
首先,需要了解CPU的工作原理和基本组成,包括寄存器、ALU、控制器和数据通路等。
其次,需要掌握数字逻辑、硬件描述语言和电子工艺制作等知识和技能,以实现CPU的具体功能。
设计一块CPU可分为以下几个步骤:1.确定CPU的整体架构和指令集。
根据需求和实际应用,确定CPU的整体架构和指令集。
可以参考现有的CPU设计,并根据实际情况进行优化和改进。
2.编写CPU的硬件描述语言代码。
使用硬件描述语言(如VHDL)编写CPU的硬件描述语言代码,包括寄存器、ALU、控制器和数据通路等。
3.使用仿真工具进行验证。
使用仿真工具模拟CPU的运行过程,验证硬件描述语言代码的正确性和功能实现。
4.设计和制作PCB电路板。
将CPU的硬件描述语言代码转换为PCB电路板设计,并制作出实际的电路板。
5.测试CPU的性能和功能。
对制作出的CPU进行测试,验证其性能和功能可靠性。
CPU的设计和制作是计算机组成原理课程设计中非常关键的一步,它直接影响到完成整个计算机系统的可靠性和性能。
因此,设计和制作一块优秀的CPU需要耐心和实践经验的积累。
第二篇:存储器设计存储器是计算机系统中重要的组成部分,用于存储数据和程序。
存储器需要具有读、写、删等常见操作,设计一块性能良好和容量适中的存储器是计算机组成原理课程设计的核心内容之一。
存储器的设计和制作需要掌握数字电路设计、电子工艺制作和人机交互等知识和技能。
下面是存储器设计的主要步骤:1.确定存储器的类型和容量。
根据实际需要和使用场景,确定存储器的类型和容量,包括SRAM、DRAM、FLASH等。
2.设计存储器的电路和控制线路。
计算机组成与设计课后答案
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7.计算机体系结构,计算机组成和计算机实现各 自主要处理哪些方面的问题?你是怎样看待三者 之间的关系的?
计算机的体系结构:通常是指涉及机器语言或者汇编语言的程序 设计人员所见到的计算机系统的属性,更多情况下是指计算机的 外特性,是硬件子系统的结构概念及其功能特性。 计算机组成:是依据计算机体系结构,在确定并且分配了硬件子 系统的概念结构和功能特性的基础上,设计计算机各部件的具体 组成及它们之间的连接关系,实现机器指令级的各种功能和特性。 计算机实现:是计算机组成的物理实现,就是把完成逻辑设计的 计算机组成方案转换为真实的计算机,也就是把满足设计和运行, 价格等各项要求的计算机系统真正地制作并调试出来。 它们之间地相互关系:计算机组成是计算机体系结构地逻辑实现, 计算机实现是计算机组成原理的物理实现。
应用层
高级语言层
汇编语言层
操作系统层 指令系统层
微体系结构层
数字逻辑层
计算机系统的层次结构
6.什么是操作系统?它的作用主要表现在哪些方 面指令系统所提供的指令设 计出来的程序,把一些常用功能以操作命令或者系统 调用的方式提供给使用者。 它主要承担计算机系统中的资源管理与分配,也向使 用者和程序设计人员提供简单,方便,高效的服务。
10.要学好本课程,应选择什么样的学习态度?需 要注意哪些方面的问题?把计算机组成原理作为 一门“纯”硬件课程看待有什么问题吗?
学生上课讨论
计算机组成原理第一章习题
1.何谓计算机系统?哪些部分属于硬件系统?哪些部分属 于软件系统?应如何看待两者之间的关系?
2.从传统的观点来看,基本计算机硬件系统由哪几个功能 部件组成?每个部件完成的主要功能是什么?它们之间 是如何连接在一起的?
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• Memory address: more difficult
Think of memory as a single onedimensional array, so we can address it simply by supplying a pointer to a memory address. Other times, we want to be able to offset from this pointer.
• If you write add $t2,$t1,$t0 then $t0 and $t1 better contain values • If you write lw $t2,0($t0) then $t0 better contain a pointer
• Don’t mix these up!
•Remember: “Load FROM memory”
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (5) Garcia, Spring 2007 © UCB
Data Transfer: Memory to Reg (2/4)
• Next add it to h and place in g add $s1,$s2,$t0 # $s1 = h+A[5]
• g: $s1, h: $s2, $s3:base address of A
• 1st transfer from memory to register:
lw $t0,20($s3) # $t0 gets A[5]
• Add 20 to $s3 to select A[5], put into $t0
• Example:
8($t0)
• specifies the memory address pointed to by the value in $t0, plus 8 bytes
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (6)
This instruction will take the pointer in $s0, add 12 bytes to it, and then store the value from register $t0 into that memory address
• Remember: “Store INTO memory”
4) register containing pointer to memory
• MIPS Instruction Name:
•lw (meaning Load Word, so 32 bitsS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (7) Garcia, Spring 2007 © UCB
• One Instruction (simple operation) per line • Simpler is Better, Smaller is Faster
• New Instructions:
add, addi, sub
• New Registers:
C Variables: $s0 - $s7
• To specify a memory address to copy from, specify two things:
• A register containing a pointer to memory • A numerical offset (in bytes)
• The desired memory address is the sum of these two values.
Data Transfer: Memory to Reg (1/4)
• To transfer a word of data, we need to specify two things:
• Register: specify this by # ($0 - $31) or symbolic name ($s0,…, $t0, …)
Compilation with Memory • What offset in lw to select A[5] in C?
• 4x5=20 to select A[5]: byte v. word • Compile by hand using registers: g = h + A[5];
• C variables map onto registers; what about large data structures like arrays? • 1 of 5 components of a computer: memory contains such data structures • But MIPS arithmetic instructions only operate on registers, never directly on memory. • Data transfer instructions transfer data between registers and memory:
• Store instruction syntax is identical to Load’s
• MIPS Instruction Name:
sw (meaning Store Word, so 32 bits or one word is stored at a time)
Data flow
• Example: sw $t0,12($s0)
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (8) Garcia, Spring 2007 © UCB
Data Transfer: Reg to Memory
• Also want to store from register into memory
• Notes:
•$s0 is called the base register • 12 is called the offset
• offset is generally used in accessing elements of array or structure: base reg points to beginning of array or structure (note offset must be a constant (known at assembly time)).
Garcia, Spring 2007 © UCB
Data Transfer: Memory to Reg (3/4)
• Load Instruction Syntax:
1 2,3(4)
1) operation name 2) register that will receive value 3) numerical offset in bytes • where
Personal Computer
Registers are in the datapath of the processor; if operands are in memory, we must transfer them to the processor to operate on them, and then transfer back to memory when done.
• Memory to register
• Register to memory
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (3) Garcia, Spring 2007 © UCB
Anatomy: 5 components of any Computer
Temporary Variables: $t0 - $t7
Zero: $zero
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (2) Garcia, Spring 2007 © UCB
Assembly Operands: Memory
Computer
Processor Control (“brain”) Datapath Registers
Memory
Devices Input
Store (to) Load (from)
Output
These are “data transfer” instructions…
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (4) Garcia, Spring 2007 © UCB
•Memory[0], Memory[4], Memory[8], …
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (11) Garcia, Spring 2007 © UCB
Called the “address” of a word
CS61C L09 Introduction to MIPS : Data Transfer and Decisions (9) Garcia, Spring 2007 © UCB
Pointers v. Values
• Key Concept: A register can hold any 32-bit value. That value can be a (signed) int, an unsigned int, a pointer (memory address), and so on