北理工 计算机组成原理-总复习教材共67页文档
计算机组成原理复习资料.ppt
软硬件界面
硬件 物理机
固件
系 统 软 件 级 Level 3 (操作系统、库代码)
机 器 级 Level 2 (指令集结构ISA)
控制级
Level 1 (微程序或硬布线)
硬件直接执行
数 字 逻 辑 级 Level 0 (门电路、电子线路)
软件与硬件的逻辑功能等价性
软件的特点 易于实现各种逻辑和运算功能，但是常
冯·诺依曼结构
控制器
输入 输入 设备
指令流
运算器 (ALU) 数据流
存储器
输出 输出
设备
控制流
存储程序计算机的结构
基本原理：存储程序控制 基本特点：按地址访问并顺序执行
计算机的层次结构
应用软件
用户级
Level 6 (可执行程序)
虚拟机
高 级 语 言 级 Level 5 (C++，Java，等)
系统软件 汇 编 语 言 级 Level 4 (汇编语言代码)
规格化浮点数：阶码E＝1～254（11111110）
无穷大的机器数
阶码E＝全1（11111111） ，尾数M＝0
＋∞：S＝0，－∞：S＝1
NaN（not a number，不是一个数）
阶码E＝全1（11111111） ，尾数M≠0
用来通知异常情况
练习与思考
1. 何谓机器数 ？机器零和真值0有何 不同 。
机器档次
高
向上兼容
当前机器
向下兼容 向前兼容
低
向后兼容
时间
练习与思考题
1. 计算机中有两股信息在流动，它们分别是
和
。
2. 在计算机系统的层次结构中，位于硬件之外的所有层次统称为
计算机组成原理课件 总复习计院
计算机组成原理
1)A机的CPU主频为8MHz，所以 A机的CPU时钟周期=1/8MHz=0.125μs。 2)A机的平均指令执行速度为0.4MIPS，所以 A机的平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5μs。 3)A机的平均指令周期包含2.5μs/0.125μs=20 个时钟周期，即A机器平均CPI=20。
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总复习
第1章 存储程序概念 CPU 主机 总线 计算机系统 计算机的性能指标
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计算机组成原理
计算机组成原理
计算机（指硬件）应由运算器、存储器、 控制器、输入设备和输出设备五大基本部 件组成。 CPU = 运算器 + 控制器 主机 = 中央处理器 + 主存储器 总线特点：共享和分时 系统总线按传送信息的不同细分为：地址
总复习
计算机组成原理
进位的产生和传递 影响并行加法器速度的关键因素是
进位信号产生和传递的时间。 进位产生函数和进位传递函数 进位的传递方式有：
串行进位方式 并行进位方式 分组并行进位方式（单级先行进位 方式和多级先行进位方式）
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总复习
计算机组成原理
乘除法运算需要的3个寄存器，各 寄存器的作用（初始内容和最终结 果）。
总线、数据总线和控制总线。 计算机系统=硬件系统+软件系统
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计算机组成原理
微机A和B采用不同主频的CPU芯片，片内 逻辑电路完全相同。 1)若A机的CPU主频为8MHz，B机的CPU 主频为12MHz，则A机的CPU时钟周期为 多少? 2)若A机平均指令执行速度为0.4MIPS，则 A机的平均指令周期为多少? 3) A机的CPI是多少？ 4)B机的平均指令执行速度为多少?
计算机组成原理
2002.9
北京理工大学计算机科学工程系
§2 带符号数的表示
计算机组成原理
模实际上是一个计量器的容量。例如：一 个4位的计数器，它的计数值为0～15，当计数 器计满15之后再加1，这个计数器就发生溢出， 其溢出量为16，也就是模等于16。
24 23 22 21 20
1 0000 1010 1001 1000 0101 0100 0010 0001 1101 1100 1011 0110 0011 1110 0111 1111
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§2 带符号数的表示
计算机组成原理
真值与三种机器数间的对照
真值 X
十进制 二进制
[X]原[X]补[X]反 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 -
真值 X
十进制 二进制
[X]原 [X]补 [X]反 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0000 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 -
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§2 带符号数的表示
计算机组成原理
例1：X1=0.0110 , X2=-0.0110 [X1]原=0.0110 , [X2]原=1.0110 设二进制纯整数为X1X2…Xn，它的原码形 式为XsX1X2…Xn，其中Xs表示符号位。 例2：X1=1101 , X2=-1101 [X1]原=01101 , [X2]原=11101
§2 带符号数的表示
计算机组成原理
计算机组成原理复习资料精华
计算机组成原理复习资料精华《计算机组成原理》复习资料“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的⼀门主⼲课程，必修。
从课程的地位来说，它在先导课程——“数字逻辑”、“数字电路”和后续课程——“操作系统”、“系统结构”等之间起着承上启下和继往开来的作⽤。
⼀. 本课程的学习⽬的：1.通过本课程的学习，掌握计算机硬件系统各部分的组成及⼯作原理。
2.掌握由各部件组成整机的⼯作原理，从⽽较好地建⽴起计算机的整机概念。
所谓整机概念，简单地说，就是在脑⼦⾥有⼀台运转起来的计算机。
它包括运转起来的计算机各部分组成整机的⽅法及执⾏指令过程各部件的相互联系——空间概念和各部件在时间上的密切配合，协调⼯作——时间概念。
3.掌握计算机系统硬件分析，设计和调试的技能。
这主要是通过原理课的实验和课程设计达到这⼀学习⽬的，建议尽可能安排实验环节及课程设计。
⼆. 本课程的学习内容：1.中央处理器的组成原理。
主要的内容是运算⽅法和运算器、控制器、指令系统和系统总线。
2.存储器的组织及输⼊输出组织。
主要的内容是⾼速缓冲存储器Cache、主存储器、外存储器和由它们组成的多级存储系统；常⽤的输⼊/输出设备和输⼊/输出系统。
三.本课程的特点：1.具有要求的基础较⾼，知识⾯⼴和承上启下的特点。
2.具有概念多、难度⼤的特点。
根据以上的特点，要求在学习《计算机组成原理》课前必须要有较扎实的数字逻辑和数字电路的知识，学习本课程必须弄清原理，按质完成⼀定量的习题，要在理解的基础上记住有关的原理、概念和术语。
通过不断的学习、复习，有意识有⽬的地围绕“整机概念”这⼀最⼤的难点主动地学习，有条件者可结合计算机系统的监控程序分析、学习，效果会更好，只要努⼒，我们学习《计算机组成原理》课程的⽬的就⼀定能达到。
四. 主要参考⽂献：1.黄钦胜朱娟，计算机组成原理，电⼦⼯业出版社，2003年。
2.黄钦胜等编著，计算机组成原理习题与题解，电⼦⼯业出版社，2004年。
(完整word版)计算机组成原理复习要点(复习必过)
计算机组成原理复习要点一、 题型分布选择题 20分；填空题 30分；判断题 10分；计算题 20/25分；简答题 20/15分二、 每章重点内容 第一章 概述1、什么是计算机组成2、诺依曼体系结构计算机的特点（1）硬件由五大部份组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）。
（2）软件以2#表示。
（3）采用存储程序所有的程序预先存放在存储器中,此为计算机高速自动的基础； 存储器采用一维线性结构； 指令采用串行执行方式。
控制流（指令流）驱动方式；（4）非诺依曼体系结构计算机数据流计算机多核(芯)处理机的计算机3、计算机系统的层次结构（1）从软、硬件组成角度划分层次结构（2）从语言功能角度划分的层次结构虚拟机：通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能。
第二章数据表示1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围（1）原码：计算规则：最高位表示符号位；其余有效值部分以2#的绝对值表示。
如：（+0.1011）原=0.1011; （-0.1001）原=1.1001（+1011）原= 01011; （-1001）原=11001注意：在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。
原码的数学定义若定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，则：X原=X 当1 >X≥0X原=1-X=1+|x| 当0≥X>-1若定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，则：X原=X 当2n >X≥0X原=2n-X=2n+|x| 当0≥X>-2n说明：在各种码制（包括原码）的表示中需注意表示位数的约定，即不同的位数表示结果不同，如：以5位表示，则（-0.1011）原=1.1011以8位表示，则（-0.1011）原=1.10110000的原码有二种表示方式：小数：（+0.0000）原=0.0000，（-0.0000）原=1.0000整数：（+00000）原=00000，（-00000）原=10000符号位不是数值的一部分，不能直接参与运算，需单独处理。
计算机组成原理复习资料(课件整理版可自学使用)
一、本课程在计算机系统中的位置一、课程目标1、结构与原理掌握建立计算机系统的整机概念；掌握计算机各部件的组成原理与技术；了解计算机系统组成与结构的新技术2、分析与计算能力掌握对组成与结构进行性能分析的方法；通过量化计算，加深对组成原理的理解与掌握3、应用与设计能力通过实验，培养逻辑设计及理论指导实践的能力二、课程内容组织第1章计算机系统概论计算机的模型、硬件组成，计算机的工作过程、性能指标第2章数据的表示和运算数据的编码及表示，定点及浮点运算方法，ALU结构与组成第3章存储系统层次结构，RAM组成，主存、Cache、虚存的组成原理第4章指令系统指令功能与指令格式，操作数存放及寻址方式，CISC/RISC第5章中央处理器CPU的功能与结构、工作流程，指令执行过程，数据通路组织，CU的结构及组成，微程序控制器技术，指令流水技术第6章总线概述，操作步骤，仲裁/定时方式，互连结构第7章I/O系统组成，I/O设备，I/O接口，I/O方式(4种)1、学习方法建立整机概念，将所学知识点融合在一起；从逻辑设计出发，分析多种方案的利与弊；通过量化分析，加深对原理的掌握与理解。
2、学习效率第1章计算机系统概论◆计算机：按照内部存储的指令序列，对数字化信息进行自动高速处理、存储、传送、控制的装置。
指令：指示计算机硬件完成某种功能的明确的命信息：有用的数据，有多种不同类型，其表现手段可以采用数字化形式或模拟量形式；运算：包括算术运算和逻辑运算，要求自动与高速；处理：对信息进行搜索、识别、变换，甚至联想、思考和推理等等。
◆计算机的基本功能主要包括数据处理数据存储数据传送控制◆数据处理功能运算功能：算术运算功能和逻辑运算，应用于数值计算和非数值计算两个方面；处理对象：数值、字符、图形、图像、声音和视频等。
◆数据存储功能主存储器：保存指令和数据；辅助存储器：以文件的形式保存大量数据信息。
◆数据传送功能计算机软件(指令串及数据)CU ALU 存储器…系统总线I/O设备1I/O接口1I/O设备2I/O接口2I/O设备nI/O接口n内部数据流动 ：CPU 和主存以及CPU 内部寄存器与运算器之间的数据流动； 外部数据传送：输入/输出（I/O ）和计算机通信。
[工学]计算机组成原理复件 总复习
![[工学]计算机组成原理复件 总复习](https://img.taocdn.com/s3/m/105c1215240c844768eaee05.png)
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十进制数据 5.2.2非数值数据类型
字符编码 字符串Character strings 布尔值、位图 指针 5.3指令格式 图5-6、图5-7 5.3.1指令格式设计原则 1. 指令长度
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2.必须有足够的空间表示所有的操作 类型
3.地址字段中位的数量 5.3.2扩展操作码 5.4寻址 5.4.1 寻址方式
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微指令、微指令结构 微程序 指令和微指令的关系 4.4微体系结构层设计 提高指令执行速度的方法
第五章 指令系统层
指令系统层是硬件和软件之间的接口
5.1 指令系统层概述
5.1.1指令系统层的性质
内核模式和用户模式。
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5.1.2存储模式 字节、字、对齐
5.1.3 寄存器 专用寄存器和通用寄存器 标志寄存器（PSW）
有效地址 数据寻址和指令寻址
5.4.2 5.4.9 各种寻址方式的寻址过程
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5.5. 指令类型 5.5.1 数据移动（传送）指令 5.5.2 双操作数指令
补码加减运算、判溢出 浮点加减运算步骤 逻辑运算应用 5.5.3单操作数指令 移位（算术移位） 5.5.4 比较和条件转移指令 5.5.5过程调用指令 5.5.6循环控制指令
第一章 概述
机器语言 翻译和解释 虚拟机 现代多层计算机 冯诺依曼计算机（第一个存储程序 计算机）
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第二章 计算机系统组成
数字计算机是由处理器（运算器和 控 制器）、存储器和输入输出设备组成 的互联系统。(图2-1). 2.1处理器（中央处理器）
CPU ：计算机的“大脑” 功能 组成
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2.1.1 CPU 组成 数据通路(图2-2) 数据通路周期