计算机原理课件-5

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《计算机原理》PPT课件_OK

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这就是说,处在小数点左边第三位的2代表2×102;小数点左边第一位
的5代表5×100;小数点右边第二位的4代表4×10-2…… 这里,102、100和10-2
称为十进制位的权。一个数的值,就是该数每一位的数码与其权的乘积的和。
2021/8/30
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• 我们不妨将小数点左边第一位定义为第0位,右边第一位定义为-1位,然 后依次类推。则十进制数第n位的权为10n。这里n是整数(可正可负),如下 表:
2021/8/30Βιβλιοθήκη 11.1 计算机概述
1.1.1 计算机的出现 1.1.2 冯.诺依曼原理 1.1.3 计算机的分类 1.1.4 计算机的组成 1.1.5 指令系统与程序
1.2 数据及编码
1.2.1 数制与数的表示 1.2.2 软件技术中的数制 1.2.3 二进制数的运算 1.2.4 计算机中数的表示 1.2.5 计算机数据编码
13
14 15

在某些混合使用不同数制的场合,我们需要有一个标识数的数制的方
法。例如,数值100如果不加标识,我们就不能确定它究竟是2进制数、8进制
数、10进制数,还是16进制数。标识数的数制的方法,在不同的场合有不同
的具体要求,我们需要随时了解并遵守。一般当我们在进行不同数制的数的
运算或转换时,常采用圆括号加下标的方式标明一个数的数制。例如:(100)2 表示一个二进制数;(100)8为8进制数;(100)10是10进制数;(100)16表示一个16 进制数。一般,10进制数是缺省的数制,所以有时候省略对10进制数的标注。

冯·诺依曼(19031957)
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• (2)计算机的计算程序必须存储在其存储器中。

计算机组成原理第五章时序产生器和控制方式

计算机组成原理第五章时序产生器和控制方式
➢ 利用微程序顺序执行来实现微操作
➢ 时序信号产生电路简单
5、3、2、时序信号产生器
➢ 功能:产生时序信号
各型计算机产生时序电路不相同 大、中型计算机得时序电路复杂,微型计算机得
时序电路简单
➢ 构成:
时钟源:石英晶体振荡器 环形脉冲发生器 节拍脉冲与读写时序译码逻辑 启停控制逻辑
5、3、2、时序信号产生器
➢ 构成
5、3、2、时序信号产生器
➢ 时钟源----石英?
➢ 若在石英晶体上施加交变电场,则晶体晶格将产生 机械振动,当外加电场得频率与晶体得固有振荡频 率一致时,则出现晶体得谐振。由于石英晶体在压 力下产出得电场强度很小,这样仅需很弱得外加电 场即可产生形变,这一特性使压电石英晶体很容易 在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损 耗小,振荡频率极稳定。这些再加上石英优良得机 械、电气与化学稳定性,使它自40年代以来就成为 石英钟、电子表、电话、电视、计算机等与数字 电路有关得频率基准元件。
DBus->DR
DR->R0
➢ 在一个节拍电位中完成四个细节操作 ➢ 有时序关系得四个操作 ➢ 通过节拍脉冲确定先后次序
节拍 电位
节拍 脉冲
5、3、2、时序信号产生器
➢ 启停控制逻辑
开机后有连续节拍脉冲 必须按需约束 需要按照规则动作 上边:启停逻辑
• Cr决定控制就是否有效
下边:
• Cr触发器+RS触发器 • 完整节拍生成
5、3、3 时序控制方式
➢ 怎样实现时序控制?已知:
机器指令所包含得CPU周期个数反映了指令得复杂程 度
CPU周期内得操作信号得数目与出现得先后次序也不 相同。
➢ 控制方式:控制不同操作序列时序信号得方法。 ➢ 分为以下几种:

微型计算机原理与组成-第5章 储存系统

微型计算机原理与组成-第5章 储存系统


· 读取CMOS-SRAM中的设备配置,确 定硬件运行环境。
· 系统引导、启动。


· 基本的输入输出控制程序。 · 存储一些重要的数据参数。 · 部分机器还含有硬化的部分操作系统。


ROM-BIOS一般为几十KB的容量,并 有逐渐加大的趋势,常为掩膜式ROM。 目前高档PC机已采用快速擦写存储器, 使ROM BIOS 的功能由软盘软件支撑升级。


5.4.5 页式虚拟存储器 页式虚拟存储器中的基本信息传送单 位为定长的页。


5.4.6 段页式虚拟存储器简介
段式虚拟存储器和页式虚拟存储器各有 其优缺点,段页式管理综合了两者的优点, 将存储空间仍按程序的逻辑模块分成段, 以保证每个模块的独立性及便于用户公用; 每段又分成若干个页。 页面大小与实存页相同,虚存和实存之 间的信息调度以页为基本传送单位。


2.CMOS-RAM 用于记录设备配置参数,如内存容量, 显示器类型,软硬磁盘类型及时钟信息等。 CMOS-RAM采用CMOS工艺制成,功耗很 少。


3.ROM-BIOS

ROM-BIOS用于存放基本的输入输出 系统程序,是操作系统驻留在内存中的最 基本部分,其主要用于以下几个方面。

· 开机后的自检。检测对象涉及计算机 系统的各主要功能部件包括CPU、ROM、 RAM、系统接口电路和键盘、软、硬磁 盘等外设。

5.1.1存储器的分类
1. 按存储介质分 按存储介质可以将存储器分为三种:半 导体存储器、磁表面存储器和光存储器。



2. 按存取方式分

按照存储器的存取可方式分为随机存取 (读写)存储器、只读存储器、顺序存取存 储器和直接存取存储器等。

计算机组成原理(本全PPT)

计算机组成原理(本全PPT)
应用
用作固件存储,如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线,内部总线连接 计算机内部各部件,外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接,实现数据传输和控制信号传递 ;保障系统的稳定性和可靠性;提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务,适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器,实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输,适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器,成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下,适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程

《计算机组成原理》5-指令系统

《计算机组成原理》5-指令系统
◆程序的指令序列在主存顺序存放。执行时从第一条指令 开始,逐 条取出并执行,这种程序的顺序执行过程,称为 顺序寻址方式。
◆ CPU中设置程序计数器(PC)对指令的顺序号进行计 数。PC开始时存 放程序的首地址,每执行一条指令,PC 加”1”,指出下条指令的地址, 直到程序结束。
跳跃寻址 Leabharlann 转移指令指出AA22AA33




1111 1110 A2 A3
12 位操作码
1111 1111 0000 1111 1111 0001
AA33




1111 1111 1110 A3
16 位操作码


1111 1111 1111 0000 1111 1111 1111 0001 1111 1111 1111 1111
24
双字
28
双字(地址32)▲
32
双字
36
边界未对准
地址(十进制)
字( 地址2)
半字( 地址0)
0
字节( 地址7) 字节( 地址6)
字( 地址4)
4
半字( 地址10)
半字( 地址8)
8
5.2.2 数据类型
2、数据在计算机中存放方式
存储字长内部字节的次序
例: 12345678H如何存储? 12 34 56 78H
5.3.1指令寻址
指令寻址----计算指令有效地址的方法
指令地址
指令
指令地址寻址方式
PC +1
0 LDA
11 ADD 22 DEC 33 JMP
4 LDA
5 SUB 6 INC
77 STA 88 LDA

《计算机原理》幻灯片

《计算机原理》幻灯片

1.4 计算机的分类
计算机的分类:
• 按功能和用途,可将计算机分为通用计算机 (General Purpose Computer) 和 专 用 计 算 机 (Special purpose Computer)两大类。专用计算机 是为某种特殊用途而设计的,在这种特殊的用途下, 它显得高效、经济。通用计算机则可用于多种用途, 只要配备适当的软件和硬件接口,便可胜任各种工 作。
1.6.2 计算机的软件系统
计算机软件系统由系统软件(system software)和应用软件 (application software)两个局部构成。
系统软件是计算机生产厂提供的,为高效使用和管理计算机 而编制的软件。系统软件:操作系统(DOS、Windows)、 语 言 处 理 软 件 〔QBASIC 、 C++〕 、 数 据 库 管 理 系 统 〔FoxPro、Access〕、效劳程序。
网络化是对传统独立式计算机概念的挑战,网络技术将 分布在不同地点的计算机互连起来,在计算机上工作 的人们可以共享资源。
智能化是指开展能够模拟人类智能的计算机,这种计算 机应该具有类似人的感觉、思维和自学习能力。智能 计算机就是我们期待早日出现的第五代计算机。
1.6 计算机系统的组成
一台完整的计算机应包括硬件部分和软件部分。硬件和 软件的结合,才能使计算机正常运行、发挥作用,因此, 对计算机的理解不能仅局限于硬件部件,而应该将整个 计算机看作是一个系统,计算机系统中,硬件和软件都 有各自的组成体系,分别为硬件系统和软件系统。
计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。它 们是看得见摸的着的实体,用集成电路芯片、印刷线路板、 接插件、电子元件和导线等装配成的CPU、存储器及外 部设备等。它们组成了计算机的硬件系统,是计算机的 物质基础,

计算机组成原理第五章ppt文档

计算机组成原理第五章ppt文档
SRAM——速度快,容量小,功耗大 RAM
DRAM——速度慢,容量大
5.2.1 SRAM——静态存储器
利用触发器的两个稳定状态表示“0”和“1”,至少需 要 6个晶体管才能表示一个二进制位。SRAM功耗较大, 容量较小,存取速度较快,几乎是后面介绍的DRAM 的10倍。价格较高,不需要刷新。当CPU速度愈来愈 快的时候,SRAM就变得非常重要。因为DRAM跟不 上CPU的速度,所以只好就用SRAM来做沟通的桥梁 --这就是高速缓冲存储器(Cache)的概念。因此, SRAM主要的用途就是拿来作为Cache用。
使用这样的存储体系,从CPU看,存储速度接近于 最上层的,容量及成本却是接近最下层的,大大提高了 系统的性能价格比。
CPU芯片内
处理器 寄存器
速度 容量 价格/位
快小

高速缓冲存储器
主机内
主存储器 (SRAM,DRAM)
辅助存储器
外部设备
(磁盘存储器等)
大容量(海量)存储器 慢 大 低
(光盘、磁带存储器)
存取速度越高,每位价格就越高。随着所使用存储 容量的增大,就得使用速度较低的器件。
为什么引入计算机的层次结构? ◇用户需求:大容量、高速度、低成本 ←矛盾 ◇解决方案:访存局部性原理→层次结构 ◇层次结构组织: *相关问题: ①设置原则是什么?设置几层? ②各层间一次传输时数据大小是多少?
合理地分配容量、速度和价格的有效措施是实现分级存 储。这是一种把几种存储技术结合起来,互相补充的折 衷方案。下图是典型的存储系统层次结构示意图,这个 层次结构有如下规律(从上到下): 价格依次降低; 容量依次增加; 访问时间依次增长; CPU访问频度依次减小。
存储单元 主存储器
程序 数据 存储器 存储器

西安电子科技大学_计算机组成原理第5章中央处理器_课件PPT

西安电子科技大学_计算机组成原理第5章中央处理器_课件PPT

控制信号 指令译码 /控制器
F→IR
IR
总线B IR→B
设ALU的功能有: F = A + B (ADD), F = A - B (SUB), F = A + 1 (INC), F = A - 1 (DEC),
MAR F→MAR
ABUS
M
Read Write
DBUS
F→PC F→R0 F→R1
F→Rn-1
28
5了5条微指令I1~I5所发出的控制信号a~j。 设计微指令的控制字段,要求保持微指令本身的并 行性,需要最少的控制位数为______。
A. 6
B. 7
C. 8
D. 10
微指令
激活的控制信号
abcde f gh i j
I1 √
√√√
I2
√√
√√
I3
西安电子科技大学 计算机学院
计算机组成原理考研辅导
5 第 章 中央处理器
2021年9月3日 21:40:12
考研大纲
(一)CPU的功能和基本结构 (二)指令执行过程 (三)数据通路的功能和基本结构 (四)控制器的功能和工作原理
1. 硬布线控制器 2. 微程序控制器
微程序、微指令和微命令 微指令格式,微命令的编码方式 微地址的形成方式
水平型 垂直型 混合型
A1 A2 … An-1 An 判断测试字段 后续地址字段
操作控制
顺序控制
μOP 微操作码
Rd 目的地址
Rs 源地址
25
5.4 硬布线控制器和微程序控制器 二、微程序控制器 硬布线与微程序控制器的特点: 硬布线:速度快,不规整,修改及扩充困难 微程序:速度慢,规整,容易修改及扩充

计算机组成原理(本全)ppt课件(2024)

计算机组成原理(本全)ppt课件(2024)

I/O设备的分类
按数据传输方式可分为字符设备和块设备;按设备 共享属性可分为独占设备和共享设备。
I/O接口与I/O设备的连 接方式
包括并行接口和串行接口,其中并行接口传 输速度快,但传输距离短,而串行接口传输 速度慢,但传输距离长。
I/O控制方式与中断技术
I/O控制方式
包括程序查询方式、中断方式和DMA方式。程序查询方 式需要CPU不断查询I/O设备的状态,效率低下;中断方 式可以在I/O设备准备好数据后主动通知CPU,提高了 CPU的利用率;DMA方式则允许I/O设备与内存直接交 换数据,进一步提高了数据传输效率。
计算机的发展
计算机经历了从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成 电路等多个发展阶段,性能和体积不断得到优化和改进。目 前,计算机已广泛应用于各个领域,成为现代社会不可或缺 的工具。
计算机系统的组成
要点一
硬件系统
计算机硬件是计算机系统的物质基础,包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等部分。其中 ,中央处理器是计算机的核心部件,负责解释和执行指令 ;内存储器用于暂时存储数据和程序;外存储器用于长期 保存数据和程序;输入设备用于将数据和信息输入到计算 机中;输出设备则将计算机处理结果以人们能够识别的形 式输出。
人们日常生活中最为熟悉的数制,每一位上的数码都是 0~9之间的数字。
十六进制表示法
在二进制基础上发展起来的一种数制,每一位上的数码由 0-9和A-F(对应十进制中的10-15)组成,常用于表示内 存地址和机器码等信息。
数的定点表示与浮点表示
定点表示法
小数点固定在某一位置的数制表示方 法,包括定点整数和定点小数,适用 于表示范围较小的数值。
总线技术

计算机组成原理第五章(白中英版)PPT课件

计算机组成原理第五章(白中英版)PPT课件

取出CLA指令
算术逻辑单元
ALU
累加器AC
取指 控制
操作控制器
时序产生器
执行 控制
时钟
状态 反馈
c
+ 1
c
20 CLA 21 ADD 30 22 STA 40 23 NOP 24 JMP 21
30 000 006 31 40
指令译码器
CLA
c
CLA
c 指令寄存器IR
缓冲寄存器DR
数据总线DBUS
15
2
第5章 中央处理器 计算机组成原理
5.1 CPU的组成和功能 5.2 指令周期 5.3 时序产生器和控制方式 5.4 微程序控制器 5.5 微程序设计技术 5.6 硬布线控制器 5.7 传统CPU
5.8 流水CPU 5.9 RISC CPU 5.10 多媒体CPU 5.11 CPU性能评价
3
5.1 CPU的功能和组成
30 000 006 31 40
CLA
c
CLA
c 指令寄存器IR
缓冲寄存器DR
数据总线DBUS
16
5.2.3 ADD指令的指令周期
一个CPU周期 一个CPU周期 一个CPU周期
取指令 开始 PC+1
执行加 操作
取下条指 令PC+1
对指令 译码
送操作 数地址
取出操 作数
取指令阶段
执行指令阶段
17
取出并执行ADD指令
☼ 第一章 计算机系统概论 ☼ 第二章 运算方法和运算器 ☼ 第三章 存储系统 ☼ 第四章 指令系统 ☼ 第五章 中央处理器 ☼ 第六章 总线系统 ☼ 第七章 外围设备 ☼ 第八章 输入输出系统 ☼ 第九章 并行组织
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3.2.2 存储器的组成
问题:
存储单元是8位的, 而数据总线为16
位的(字长为16位), 如何进行字/字节读写?
§3.4 8086 CPU的时序
时序:各种信号出现的先后顺序
一。

概述
1.时钟周期:时钟信号的周期,T状态
时钟频率:时钟信号的频率
2.总线周期:CPU完成一次访问存储器或IO端口的操
作所需时间,最少包含4个T(T1~T4)3.指令周期:执行一条指令所需时间,包含若干个总
线周期
第三章习题课
1。

8086CPU由_____、_____两大部分组成
2。

描述8086CPU BIU取指令的工作过程,BIU取指令应满足什么条件?
3。

8086CPU内部的4个寄存器是___、___、____、_____
4.8086CPU 的状态标志寄存器的6个状态标志是
______________________________
5.8086有_______根地址线,其内存最大容量是
_____ 字节
6。

8086CPU的地址允许锁存信号是______,工
作模式选择输入信号是______,存储器/IO端口访问信号是____
7。

8086CPU的堆栈指针寄存器为_____,
指令指针寄存器是______
8.计算6F23H+D0EFH,并根据结果设置SF,CF,ZF,OF,AF,PF
9。

一数据区从地址30000H开始的存储单
元中存放的内容依次是:34,12,AB,CD,20,D2,40,…,试问:
1)30000H单元中的字数据是_____,双
字是____
2) 30001H单元中的字节数据是____,字是_____
10.写出下列存储器地址的段地址、偏移地址、和物理地址
1)3B4C:0065 2)1234:000A
11。

8086内存管理中,每个段起始地址有何特点?
12。

已知现行数据段中一存储单元的物理地址为2F999H,若当前DS=2000H,则偏移地址为______,若当前DS=2100,则偏移地址为______
13。

设下一条要执行的指令的物理地址是30F00H,若当前IP=0E00H,则CS=______
14。

假定当前CS=A000H,试问现行代码段可寻址的存储空间的范围是多少?15。

假定现行数据段位于存储器的A1000H 到B0FFFH存储单元,试问DS段寄存器的内容是多少?
16。

假定数据段中有二个数据字1234H和 5678H,若已知当前DS=5AAOH,它们的偏移地址分别为245AH、3245H,试用图说明它们在存储器中的物理地址
17。

一数据区的起始地址是2000H:30F0H,它有十个字,写出这个数据区首末字的物理地址。

18。

已知某个段的起始物理地址为AF000H 则段基址为______
19。

设有两个段的段基址为1000H及1010H 问这两个段有多少个字节是重叠的?
并给出10101H单元在两个段中的逻辑地址
20。

8086系统中______芯片是时钟发生器 ______芯片是地址锁存器
21。

8086系统中为什么要用地址锁存器? 8282与8086如何连接?
22。

什么叫总线周期?一个总线周期至少包括几个时钟周期?。

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