计算机组成原理(1)——清华大学
计算机组成原理王爱英(清华)
2）十进制转换成二进制方法
一般分为两个步骤：
• 整数部分的转换
– 除2取余法（基数除法） – 减权定位法
• 小数部分的转换
– 乘2取整法（基数乘法）
除基取余法：把给定的除以基数,取余数作为最低位的 系数,然后继续将商部分除以 基数,余数作为次低位 系数,重复操作直至商为 0
例如：用基数除法将(327)10转换成二进制数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 327 163 81 40 20 10 5 2 1 0 余数 1 1 1 0 0 0 1 0 1 2
例如: (7AC.DE ) 16 =(0111,1010,1100.1101,1110 ) 2 =(11110101100 .1101111 )2
3、 数值符号的表示
带符号数的编码 名词解释：真值和机器数 • 真值:正、负号加某进制数绝对值的形 式称为真值。如二进制真值： • X=+1011 y=-1011 • 机器数：符号数码化的数称为机器数 如 ：X=01011 Y=11011
3）十六进制(Hexadecimal)
• 基数:16 • 符号:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F • 计算规律:逢十六进一或借一当十六 • 二进制的多项式表示: • N16=dn-1 ×16n-1 + dn-2 ×16n-2 + • • • • • •d1 ×161 + d0 ×160 + d-1 ×16-1 + d-2 ×16-2 + • • • • • •d-m ×16-m • 其中n为整数位数；m为小数位数。Di表示第i 位的系数,16i称为该位的权.
若二进制原码小数的位数分别是8、16 位,求其该数表示的最大值、最小值及所能 表示数的个数？
清华计算机组成原理课件01 计算机系统概论共41页文档
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
清华计算机组成原理课件01 计算机系 统概论
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进Байду номын сангаас宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
清华大学石磊版计算机组成原理课后题复习资料
附录各章习题参考答案第1章习题参考答案1. （1）D （2）D （3）B （4）C （5）D （6）D2. 答：计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息进行快速算术和逻辑运算的工具，是一个由硬件﹑软件组成的复杂的自动化设备。
理解计算机的概念，应从六个方面：（1）以电子器件为物质基础，即研究的对象是电子数字计算机（Digital Computer）；（2）不需要人的直接干预，说明具有自动化能力，其前提是存储程序；（3）处理各种数字化信息，计算机以二进制编码作为数字化编码及运算的基础；（4）具有算逻运算能力，基本运算操作是算术和逻辑运算；（5）计算机是快速工具，主要取决于两个因素：一是电子器件，二是存储程序。
（6）由硬件和软件组成。
3. 答：见本章小结。
4. 答：计算机的生命力在于它的广泛应用，应用的范围几乎涉及人类社会的所有领域。
归纳起来，在科学计算、过程检测与控制、信息管理、计算机辅助系统等领域中的应用成就最为突出。
举例：计算机辅助教学CAI；学生的学籍管理系统；数字图书馆系统；虚拟现实系统；售票系统；学校的一卡通系统等。
5. 答：冯•诺依曼原理的基本思想是：•采用二进制形式表示数据和指令。
指令由操作码和地址码组成。
•将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。
这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。
•指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。
•计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。
冯•诺依曼型计算机的基本特点也可以用“存储程序”和“程序控制”来高度概括。
6. 答：计算机的硬件系统由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入输出设备及总线系统组成。
而总线分为数据总线、地址总线、控制总线，其结构有单总线结构、双总线结构及多总线结构。
王万生《计算机组成原理》清华大学出版社答案汇总
计算机组成原理实用教程(第二版)习题1一、选择题1．微型计算机的分类通常是以微处理器的 D 来划分。
A．芯片名 B. 寄存器数目C．字长 D. 规格2. 将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有价值的信息，我们称为 A。
A．数据处理 B. 辅助设计C．实时控制 D. 数值计算3．计算机技术在半个世纪中虽有很大的进步，但至今其运行仍遵循这一位科学家提出的基本原理 D 。
A.爱因斯坦B. 爱迪生C. 牛顿D. 冯·诺伊曼4．冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是 A 。
A．按地址访问并顺序执行指令 B．堆栈操作C．选择存储器地址 D．按寄存器方式工作5．目前的CPU包括_A_和cache。
A. 控制器、运算器B. 控制器、逻辑运算器C. 控制器、算术运算器D. 运算器、算术运算器二、填空1. 数字式电子计算机的主要外部特性是快速性、准确性、通用性、逻辑性。
2. 世界上第一台数字式电子计算机诞生于 1946 年。
3. 第一代电子计算机逻辑部件主要由电子管组装而成。
第二代电子计算机逻辑部件主要由晶体管组装而成。
第三代电子计算机逻辑部件主要由集成电路组装而成。
第四代电子计算机逻辑部件主要由大规模集成电路组装而成。
4. 当前计算机的发展方向是网络化计算机系统、分布式计算机系统和智能化计算机系统等方向发展。
5. 电子计算机与传统计算工具的区别是自动化程度高。
6.冯·诺依曼机器结构的主要思想是1.采用二进制代码表示数据和指令；2．采用存储程序的工作方式；3．计算机的硬件系统由五大部分组成。
7. 冯·诺依曼机器结构由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部分组成。
8. 中央处理器由运算器和控制器两部分组成。
9. 计算机中的字长是指机器数的二进制位数（或计算机一次可以处理的二进制位数）。
10. 运算器的主要部件是算术逻辑运算单元ALU。
11. 控制器工作的实质是指挥和协调机器各个部件有条不紊工作。
计算机组成原理清华1教材
第四代计算机—超大规模集成电路计算机 设计方法和设计工具的重视 第五代计算机—普适计算机 信息空间和信息空间的入口的矛盾严重限制 了人们获取信息和处理信息的能力 个人数字助理（ Personal Digital Assistant ， PDA）是这一代计算机的典型代表
普适计算特殊性主要有： （1）硬件和软件经常是协同设计的； （2）一种重要目标就是将物理世界和信息 世界相互关联； （3）网络基础设施尤其是无线网络技术的 发展为普适计算提供了物质基础； （4）设备实现小尺寸、微功耗和低成本。 人们周围将有大量功能多样和形态各异的 计算设备。
系列机具有以下特性： 1) 相同的或相似的指令集：多数情况下，系列中的所有成 员都其有完全相同的指令集。这样，能够在一台机器上执 行的指令同样也能在另一台机器上执行。某些情况下，系 列中低端产品的指令集是高端产品的一个子集。这意味着 程序可以向上而不能向下移植。 2) 相似或相同的操作系统：产品家族中的所有成员都有相 同的基本操作系统。有些情况下，高端成员会增添一些新 特性。 3) 更高的速度：成员机器从低端到高端，指令执行速度从 低到高。 4) 更多的I/O端口数：成员机器从低端到高端，I/O端口 数越来越多。 5) 更大的内存容量：成员机器从低端到高端，内存容量越 来越大。 6) 成本增加：成员机器从低端到高端，成本越来越高。
摩尔定律:单个芯片中的晶体管数目每年能够翻一番。 摩尔定律的影响: 1) 在芯片集成度快速增长的期间，单个芯片的成本几乎没 有变化，这意味着计算机逻辑电路和存储器电路的成本显 著下降。 2) 因为在集成度更高的芯片中逻辑和存储器单元的位置更 靠近，电路长度更短，所以提高了工作速度。 3) 计算机变得更小，更容易放置在各种环境中。 4) 减少了电能消耗及对冷却的要求。 5) 集成电路内部的连接比芯片间的连接更可靠，由干芯片 中的电路增加，芯片间的连接变得更少。
《清华大学计算机组成原理课件》
3
搭建电路
学生将在仿真软件中搭建逻辑电路，提高学生动手实践的能力，并考验学生对逻 辑门电路的设计和搭建技能。
组合逻辑电路
全加器
学习全加器的基本原理，确定 输入输出的关系，并掌握组成 全加器的基本电路。
译码器
介绍了译码器的应用及工作原 理，教学生如何根据需要选择 不同的译码器。
多路选择器
学习了多路选择器电路的基本 概念和应用，测试了学生对多 路选择器的掌握能力。
存储器与存储电路
1
组成原理
组成存储器的基本元件是触发器，讲述了静态触发器和动态触发器，它们各自的工作 原理。
2
RAM和ROM
介绍了RAM和ROM的基本原理和应用，以及学习访问这两种存储器的原理与方式。
3
内存单元布局及地址控制
通过存储器系统的组成、存储器容量的理解，让学生掌握如何地址定位和数据存储等 问题。
转 入 内 核 态 处 理 流 程
pe
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U
多级中断系统
介绍了多级中断系统的实现原 理和构架，以及多级中断系统 如何解决中断优先级问题。
存储器系统性能分析
1
存储器性能参数
包括各种存储器的读取时间、写入时间，存储器的带宽等，还包括这些存储器的特 点和使用方法。
转 入 M 态 处 理 流 程
pc
cp
sc
清华大学：计算机组成原理课件
图1.3 高级语言虚拟机器的层次结构
翻译程序有编译程序和解释程序两种。 翻译程序有编译程序和解释程序两种。 编译程序是将编写的源程序中全部语句翻译成机器 语言程序后，再执行机器语言程序。 语言程序后，再执行机器语言程序。假如一个题目 需要重复计算几遍，那么一旦翻译以后， 需要重复计算几遍，那么一旦翻译以后，只要源程 序不变，不需要再次进行翻译。 序不变，不需要再次进行翻译。但源程序若有任何 修改，都要重新经过编译。 修改，都要重新经过编译。 解释程序则是在将源程序的一条语句翻译成机器语 言以后立即执行它，然后再翻译执行下一条语句。 言以后立即执行它，然后再翻译执行下一条语句。 它的特点是翻译一次只能执行一次， 它的特点是翻译一次只能执行一次，当第二次重复 执行该语句时，要重新翻译，因而效率较低。 执行该语句时，要重新翻译，因而效率较低。 ALGOL，FORTRAN，PASCAL等语言是用编译 ， ， 等语言是用编译 程序进行翻译的， 语言有解释和编译两种。 程序进行翻译的，BASIC语言有解释和编译两种。 语言有解释和编译两种
中央处理器又叫CPU，在早期的计算机中分成运算 ， 中央处理器又叫 器和控制器两部分，由于电路集成度的提高， 器和控制器两部分，由于电路集成度的提高，现在 已把它们集成在一个芯片中。 已把它们集成在一个芯片中。 运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件， 运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件，经 常进行的是算术运算和逻辑运算， 常进行的是算术运算和逻辑运算，所以在其内部有 一个算术及逻辑运算部件(ALU)。算术运算是按照 一个算术及逻辑运算部件 。 算术规则进行的运算，例如加、 算术规则进行的运算，例如加、减、乘、除、求绝 对值、求负值等。 对值、求负值等。逻辑运算一般是指非算术性质的 运算，例如比较大小、移位、逻辑乘、逻辑加等。 运算，例如比较大小、移位、逻辑乘、逻辑加等。 在计算机中， 在计算机中，一些复杂的运算往往被分解成一系列 算术运算和逻辑运算。 算术运算和逻辑运算。
考研班主任清华大学考研真题—清华大学2001年计算机组成原理试题
清华大学2001年计算机组成原理试题试题内容：一、（10分）某RISC处理机各类指令使用频率和理想CPI（指令和数据访问Cache命中率为100％时的CPI）如下表所示。
而实际测得的指令访问Cache缺失率（miss rate）为5％，数据访问的Cache缺失率为10％，Cache的缺失损失（miss penalty）为40个时钟周期。
（1）该机器在无Cache缺失（理想情况）时的CPI是多少？（3分）（2）该机器在无Cache缺失（理想情况）时的速度比有Cache缺失时快多少倍？（7分）指令类型使用频率 CPI idealALU操作 43% 1Loads 21% 2Stores 12% 2Branches 24% 2二、（13分）一台模型机共有7条指令，主频25MHz，各指令的使用频率与CPI如下表所示。
该模型机有8位和16位两种指令字长，采用2-4扩展操作码。
8位字长指令为寄存器（R－R）二地址类型，16位字长指令为寄存器－存储器（R－M）二地址变址寻址类型（-128<=变址范围<=127）。
指令（字长）使用频度f CPII1（8位） 35% 1I2（8位） 25% 2I3（8位） 20% 2I4（16位） 10% 2I5（16位） 5% 1I6（16位） 3% 2I7（16位） 2% 2（1）计算该机的MIPS速率。
（4分）（2）计算操作码的平均码长。
（3分）（3）该机允许使用多少个可编址的通用寄存器，多少变址寄存器？（3分）（4）设计该机的两种指令格式，标出各字段位数并给出操作编码。
（3分）三、（12分）假设在一个采用组织相联映像方式的Cache中，主存有B0～B7共8块组成，Cache有C0～C3共4块，组内块数为2块。
每块的大小为32个字节，采用FIFO块替换算法。
在一个程序执行过程中依次访问块地址流如下：B1，B4，B6，B3，B0，B4，B6，B2，B4，B5（1）写出主存地址的格式，并标出各字段的长度（3分）（2）写出Cache地址的格式，并标出各字段的长度（3分）（3）画出主存与Cache之间各个块的映像对应关系（3分）（4）列出程序执行过程中Cache的块地址流分布情况。
计算机组成原理 1概述
1.3 计算机系统
机器档次 向上 兼容 向下 兼容 当前机器
向前 向后 兼容 兼容 时间
1.3 计算机系统
1.3.3 计算机系统的 多层次结构 现代计算机 系统是一个硬件 与软件组成的综 合体，我们可以 把它看成是按功 能划分的多级层 次结构。
第6级 应用语言级（虚拟机器） 应用语言级（虚拟机器） 应用程序
1.2 计算机的硬件组成
第一级
第二级
主机
第三级 设备 控制器 设备 控制器
第四级
CPU
通道
…
外设
… … … …
外设
…
外设 设备 控制器 设备 控制器 外设
外设
主存
通道
…
外设
外设
外设
1.2 计算机的硬件组成
1.2.4 不同对象观察到的计算机硬件系统
一般用 户观察到的 计算机硬件 系统
1.2 计算机的硬件组成
本课程的任务
讨论单机系统范围内计算机各 部件和系统的组成以及内部工作 机制。通过学习，掌握计算机各 大部件的组成原理、逻辑实现、 设计方法及其互连构成整机系统 的技术，并为后继课程的学习打 好基础。
学习指南
本课程的重点：五大基本部件的原 理及实现。 本课程的难点：各部件互连构成整 机系统，即整机概念的建立。 本课程的深广度：主要讨论计算机 组成中具有共性的问题，要处理好 抽象概念与具体实例的关系。
专业用 户观察到的 计算机硬件 系统
1.2 计算机的硬件组成
计算机
计算机 设计者观察 到的计算机 硬件系统
控制器
ALU
存储器
外设
系统级
寄存器1 寄存器2
. . .
寄存器N
清华计算机组成原理实践环节课件第1部分：实验概述
输入输出接口是连接输入输出设备和主机之间的桥梁。不同的输入输出设备需要不同的接口，如串口、并口、USB接口等。
输入输出系统
03
实验方法
确保实验所需的硬件和软件设备齐全，包括计算机、实验箱、示波器等。
实验材料准备
回顾计算机组成原理的相关理论，为实验操作提供理论支持。
理论知识复习
安装实验所需的软件，设置实验箱等硬件设备，确保实验环境稳定可靠。
03
04
05
计算机硬件组成
CPU结构与工作原理
CPU结构：CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令。它通常包括运算器、控制器和寄存器等部分。
存储器层次结构
存储器系统可以分为多个层次，包括寄存器、高速缓存、主存和外存等。这些层次之间通过不同的速度和容量进行优化，以满足计算机不同层次的需求。
实验环境搭建
了解实验过程中的安全风险，遵守实验室安全规定，确保实验过程的安全。
安全注意事项
实验前的准备
按照实验要求，正确连接实验箱、示波器等设备。
实验设备连接
软件安装与配置
实验操作与数据记录
异常处理
根据实验需要，安装并配置相关软件。
按照实验步骤进行操作，并记录实验过程中的数据和现象。
在实验过程中遇到问题时，应冷静分析，尝试解决问题，如无法解决应及时向指导老师请教。
控制器
控制器负责协调计算机各部分的工作，确保程序按照正确的顺序执行。它通常包括指令计数器、指令寄存器和时序电路等。
存储器
存储器是计算机中用于存储数据和程序的部件。它分为内存储器和外存储器两类。内存储器直接与CPU相连，速度快；外存储器如硬盘、光盘等，速度较慢，但容量大。
输入输出设备
清华计算机组成原理课件存储系统
主存地址
由 CPU 完成
访问主 存替换 主 Cache Cache 替换机构
块号
块内地址
N
可装进？
N
命中？
存
主存 主存Cache Cache 地址映象 地址映象 变换机构 变换机构
访问主存装入Cache
Y
Cache 存储体
Y
Cache地址
块号 块内地址
直接通路
2019/3/2
数据总线 计算机组成原理
2019/3/2 计算机组成原理 12
m=
主存字块
cache 存储器 标记 标记
主存储器
字块 0
字块 0 字块 1
…
字块 1
…
字块 i
… c m
标记
字块 2 -1
字块2 - 1
主存地址 主存字 字块内 地址
2019/3/2
块标记 b位
计算机组成原理
m=
总位数 减去b
图7.4全相联映像
13
全相联映象
CPU
CACHE
主存（内存）
2019/3/2
计算机组成原理
辅存（外存）
2
1、主存和高速缓存之间的关系
Cache引入: 为解决CPU和主存之间的速度差距,提高整机的运算速度,在 CPU和主存之间插入的由高速电子器件组成的容量不大,但速 演示 度很快的存储器。 Cache特点 存取速度最快，容量小，价格贵，存储控制和管理由硬件实 现。 Cache工作原理——程序访问的局部性 在较短时间内由程序产生的地址往往集中在存储器逻辑地 址空间的很小范围内。这种对局部的存储器地址频繁访问， 而对此范围以外的地址范围甚少的现象就称为程序访问的局 部性。 CPU与Cache之间的数据交换是以字为单位，而Cache与主 存之间的数据交换是以块 (页）为单位，一个块（页）是由若 2019/3/2 3 计算机组成原理 干字组成，是定长度的。
《计算机组成原理》课后题答案_清华大学出版_秦磊华_吴非··
１.l 解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。
主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器，可随机存取。
控制器:计算机的指挥中心,它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期:时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器:多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎（内核)。
字长：运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CＰＩ:指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MＩＰＳ：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
ＣPＵ时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构:计算机系统的层次结构由多级构成,一般分成5级,由低到高分别是：微程序设计级,机器语言级，操作系统级,汇编语言级，高级语言级。
基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软／硬件功能的等价性:从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的,称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门的硬件实现。
固件:是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性:可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF:平均无故障时间,指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MＴTＲ:系统的平均修复时间。
MTＢF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性:指系统在任意时刻可使用的概率,可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
清华计算机组成原理习题课课件提高题1-6章
2019/6/28
计算机组成原理
18
5.9 基址寄存器的内容为2000H，（H表示十六 进制），变址寄存器的内容为030AH，指令的地 址码为3FH，当前正在执行的指令所在地址为 2B00H，请求出变址值（考虑基址）和相对编址 两种情况下的访存有效地址（实际地址）。
解答：
采用变址方式时，
EA＝2000H+030AH+3FH＝2349H
6
3.13 设X＝2-011×0.110100，Y＝2-100×-0.101110。按 下列运算步骤求[X＋Y]补 ，其中阶码4位（含1位符号 位），尾数7位（含 1位符号位）。
①求阶差
②对阶 ③尾数运算
④结果规格化
解答：
①阶差△E为1。
②对阶。
Y的阶码小，应使Y的尾数右移1位，阶码加1。此 时X的阶码为11101，尾数为11.101001。
• 4.6 比较静态存储器和动态存储器的存储原 理和特点。
2019/6/28
计算机组成原理
10
• 5.1A 某指令系统指令定长12位，每个地址段3位。 试提出一种分配方案，要求该指令系统有4条三 地址指令，8条二地址指令，180条单地址指令。
组成原理实验指导全过程(清华大学)
《计算机组成原理》实验指导重庆文理学院计算机学院贾旭飞实验一监控程序与汇编语言程序设计一、实验原理：教学机的监控程序是用教学机的汇编语言实现的，运行在教学机的硬件系统之上。
它的主要功能是支持把计算机终端或PC机仿真终端接入教学机系统，使用这样的设备执行输入/输出操作，运行教学机的有关程序，以更方便直观的形式支持教学机上的各项实验功能，提供教学机汇编语言的可用子程序。
监控程序提供类似PC机DOS系统下的Debug程序的功能，支持A、U、G、P、T、R、D和E共8个监控命令。
监控命令的格式为：单字母的命令名后跟回车，或命令名后跟一个地址参数，或寄存器名（编号）参数。
当有些命令运行时需要参数，但命令名后又不跟参数时，监控程序会从内存指定单元取一个默认的地址参数值，通常为该命令前一次运行后所接收地址。
TEC—2机从终端接收地址、指令，数值时，均用最多4位的16进制数输入与显示，并且不能（或说不必）用跟字符h加以标志。
⑴单条汇编命令A格式：A[adr]这里的[adr]表示此处的地址参数adr为任选项（但选择范围必须为0800H—0FFFH）。
无此参数时，系统将取默认值。
该规则下同。
功能：完成单条指令的汇编操作，把产生出来的TEC—2机的执行代码放入对应的内存单元中。
命令名后的地址是头一条汇编语句的执行码的内存单元地址。
每条语句汇编完成之后，系统将相应修改地址值，以便正确处理下条汇编语句。
在应该输入汇编语句时，不给出汇编语句而直接回车，则结束A命令的运行过程。
若汇编中发现语法错误，用ˆ指明出错位置后请求重新给出正确语句。
要说明，这里的单条汇编功能不很完善，例如不支持语句标号，也不能使用伪指令等。
遇到这些问题，要求使用者直接使用机器码，并通过E命令将其送入相应内存单元。
⑵反汇编命令U格式：U[adr]功能：每次从指定的（或默认的）地址反汇编15条命令，并将结果显示在终端屏幕上。
反汇编完成之后，已将该命令的默认地址修改好。
计算机组成原理 清华大学
课程教学定位和教学要求
计算机组成原理课程教学应该建立在硬、软件组 成大体完整的系统平台之上，无疑这是一门硬件内容 为主的课程，但需要兼顾一点基础软件的课程，认为 课程内容只限于纯硬件(裸机)是很过时的认识，至少 需要了解汇编语言以及计算机系统操作使用方面的基 础知识，把学习和使用硬件结合起来。 教学过程中，要把学习原理知识和应用原理解决 实际问题结合起来，避免泛泛地讲解书本内容，解决 问题可以首先从看别人怎么用已知原理设计实现实用 系统，再考虑自己能做些什么实际工作才会使学习更 有趣味，更有用。 学生可以对自己提出主要学懂基本 原理并能通过考试为底线要求，和还有一定应用能力 的正常要求。
计算机系统的主要技术与性能指标
CPU的速度(续)
当取T=1s，并假定 f 为300MHz，CPI为 4，则计算出CPU 系统的性能为300/4，即 75个MIPS，即每秒执行75个百万条整 数运算指令。若有办法使这台计算机的CPI尽量靠近1，则其运 行性能就可以提高近4倍，这正是精简指令系统计算机（RISC） 所追求的目标。 若进一步细化，可安如下办法计算出一个程序中全部指令 的平均 CPI ：按照指令的执行步骤数对全部指令进行分类，同 类指令的条数×这类指令的CPI，再对各类指令的计算机结果求 累加和，则累加和除以总指令条数就得到平均CPI，可以表示为 CPI平均=∑CPIj×Ij / I，这里的 j 是指令的种类编号（从0~n）。
目前的输入输出设备包含的种类特别多，远远超出了传统 入出设备的概念，特别是随着多媒体技术的发展和应用，大量 7 的电子设备已经成为现代计算机的外围设备。
４、本课程各章教学内容简介
第５、６章 第３、４章
清华大学版计算机组成原理课件
第5章 存储系统和结构 章
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采用直接/间接寻址方式时，需从10 解：(2) 采用直接/间接寻址方式时，需从10 位的地址字段中留出1位来作“直接/间接” 位的地址字段中留出1位来作“直接/间接” 寻址的标志，余下的9位为形式地址。 寻址的标志，余下的9位为形式地址。 9位地址（直接寻址） 位地址（直接寻址） 9位地址的地址→16位地址（间址） 位地址的地址→16位地址（间址） 位地址 指令直接寻址的范围为0 ∴ 指令直接寻址的范围为0～29-1号存储单 间接寻址的范围为0 元，间接寻址的范围为0～216 − 1 号存储单元 存储字长即操作数地址的位数）。 （存储字长即操作数地址的位数）。
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第5章 存储系统和结构 章
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(3)阶码最小:000000，其真值为: (3)阶码最小:000000，其真值为:- 25 ; 阶码最小:000000 尾数最大负数(规格化):1 ):1. 尾数最大负数(规格化):1.011111111, −1 2 −9); 其真值为: 其真值为:-( 2 + 绝对值最小负数:000000,1,011111111; ∴绝对值最小负数:000000,1,011111111; −1 2 −9 )×2 −2 ; 其真值为: )× 其真值为:-( 2 + 阶码最大:111111,其真值为: :111111,其真值为 (4) 阶码最大:111111,其真值为: 22 −1 ； 尾数最小(规格化):1 ):1. 尾数最小(规格化):1.000000000, 其真值为: 其真值为:-1; ∴绝对值最大负数:111111,1,000000000; 绝对值最大负数:111111,1,000000000; 其真值: 其真值:-1×22 −1 ;
第5章 存储系统和结构 章
计算机组成原理(第3版)(2013年清华大学出版社出版)
成书过程
修订情况
出版工作
修订情况
《计算机组成原理（第3版）》是作者根据自己多年教学经验和体会写作完成的，参考了中国国内外的相关 文献资料。该次修订得到欧阳凌、潘海军的支持和帮助，他们在资料收集、图表制作、书稿整理等方面参与了工 作。
计算机组成原理（第3版） （2013年清华大学出版社出版）
2013年清华大学出版社出版
01 成书过程
03 教材目录 05 教材特色
目录
02 内容简介 04 教学资源 06 作者简介
基本信息
《计算机组成原理（第3版）》是由蒋本珊编著，2013年清华大学出版社出版的"十二五"普通高等教育本科 国家级规划教材、21世纪大学本科计算机专业系列教材。该教材可以作为高等院校计算机及相关专业“计算机组 成原理”课程的教材，也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。
出版工作
2013年8月1日，该教材由清华大学出版社出版。
内容简介
内容简介
该教材系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制。全书共分9章，主要内容分成两个部分：第1、 2章介绍计算机的基础知识；第3～9章介绍计算机的各子系统（包括运算器、存储器、控制器、总线、外部设备 和输入输出子系统等）的基本组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。
作者简介
作者简介
蒋本珊，女，江苏镇江人，硕士，北京理工大学计算机科学技术学院副教授，研究方向为嵌入式系统和软硬 件协冋设计。
谢谢观看
教材目录
教材目录
（注：目录排版顺序为从左列至右列 ）
教学资源
教学资源
该教材配有配套教材——《计算机组成原理学习指导与习题解析（第3版）ห้องสมุดไป่ตู้。
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temp = v[k]; v[k] = v[k+1]; v[k+1] = temp;
lw $to, lw $t1, sw$t1, sw$t0,
0000 1010 1100 0101 1001 1111 0110 1000 1100 0101 1010 0000 0110 1000 1111 1001
– Memory – I/O
Intel Pentium
什么是计算机？
• Datapath: 完成算术和逻辑 运算，通常包括其中的寄 存器。 • Control: CPU的组成部分， 它根据程序指令来指挥 Input datapath， memory以及I/O 运行，共同完成程序功能。 • Memory: 存放运行时程序 及其所需要的数据的场所。 Output • Input: 信息进入计算机的 设备，如键盘、鼠标等。 • Output: 将计算结构展示给 用户的设备，如显示器、 磁盘、打印机、喇叭等。
Machine Interpretation
Contro
A Six-Level Computer
Multilevel Machine
Evolution of Multilevel Machines
• • • • • Bare hardware Microprogramming Operating system Compilers Hardware / software interface
Control
Datapath
Memory
Computer
计算机组成
Von Neumann Machine
Processor
Datapath
Memory I/O
Bus-Based Computer
Anatomy of a Modern PC
Multiprocessors
IBM ASCI White: 8K processors, 13 Tflops
计算机组成原理
第一单元 第一讲 学习目的和方法 计算机发展简史
学习目的
• 了解计算机的组成
– 五大组成部件
• 掌握计算机的运行原理
– 计算机为什么能执行高级语言程序
• 掌握现代计算机中的一些核心技术
– 流水、Cache、并行
• 培养设计计算机的技能 • 提高编程能力 • 成为计算机科学家、计算机专家
计算机剖析
计算机系统 计算机结构 计算机处理器
设备制造
逻辑设计 电路（VLSI）设计
计算机剖析（续）
计算机系统 计算机结构 计算机处理器
高级语言
汇编语言
机器语言
计算机组成原理
Levels of Representation
High Level Language Program (e.g., C)
学习方法
• • • • • • • 课堂讲授 阅读参考资料 思考 完成实验 习题和实验报告 讨论和总结 考试
考评办法
• • • • 课堂讨论 习题和作业 实验和报告 考试
教材和参考书
• 教材
– 《计算机组成与设计》 王诚著 清华大学出版社 – 《计算机组成与设计实验指导》 王诚著 清华大学出版社
计算机组成
Compiler
Assembly Language Program (e.g.,MIPS) Assembler Machine Language Program (MIPS)
0($2) 4($2) 0($2) 4($2)
1010 0000 0101 1100 1111 1001 1000 0110 0101 1100 0000 1010 1000 0110 1001 1111
– – – Simple ISA CISC RISC
• 参考书目
– 《结构化计算机组成》 刘卫东 徐恪译 机械工业出版社 – Computer Organization & Design The hardware/software interface 机械工业出版社 – Computer organization and architecture Designing for performance 清华大学出版社 – 《计算机组成与结构》王爱英编 第3版 清华大学出版社 – /class/ee182 – /courses/ececs314/
主要教学内容
• • • • • 计算机的层次结构 运算器的功能、组成和基本运行原理 控制器的功能、组成和运行原理 存储器及层次存储器系统 输入/输出设备和总线
学习目标
• • • • • 掌握单台计算机的完整硬件组成 基本运行原理 内部运行机制 了解计算机系统的最新发展 达到能独立设计一台完整计算机的水平。
计算机组成原理
教学小组成员：
王诚 教授 wangch@
刘卫东
宋佳兴
副教授
老师
liuwd@
jxsong@
网上课程：
办公室：东主楼9区409
电话：81446
答疑时间：Thursday, 4:00~5:00pm
计算机里有什么？
什么是计算机？
• 构成计算机的基 础理论大部分已 经有50年了。 • 目前，计算机的 关键部件也没有 大的改变
– CPU
• Data Path • Controller
– Memory – I/O
什么是计算机？
• 功能部件
– CPU
• Data Path • Controller