组成原理考研复习PPT课件

2020/12/29
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定点数的表示和运算
• 1. 定点数的表示 • 无符号数的表示；有符号数的表示。 • 2. 定点数的运算 • 定点数的位移运算；原码定点数的加/减
运算；补码定点数的加/减运算；定点数 的乘/除运算；溢出概念和判别方法。
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数值零的补码表示形式是唯一的.
即：[+0]补 ＝[-0]补 =0.0000
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二、 数据的表示和运算
• 常用的几种进位数制：
•
( 1) 二进制B
(4) 十进制D
(2) 八进制Q
( 3) 十六进制H
• 计算机中常用的进制：二、八、十六
• 数据的转换
•
1. 二（八、十六）进制转换成十进制数据
•
2. 二进制数与八进制、十六进制的关系
•
3. 十进制转换为二进制
• 1．完成一条指令的信息流程 • 以取数指令(即将指令地址码指示的存储单元中的操作数取出后送
至运算器的Acc中)为例，其信息流程是： • 取指令 PC->MAR->M->MDR->IR • 分析指令 oP(IR)->cu • 执行指令 Ad(IR)->MAR->M->MDR->ACC • 此外，每完成一条指令，还必须为取下条指令作准备，形成下
• 数据符号的表示
•
数据的数值通常以正（＋）、负（－）号后跟绝对值来表示，称
为真值。正负号也要数字化，0－正号，1－负号，正号有时可省，这种
表示数的形式称为机器数。
•
例： (+9)10表示为： （01001）2
•
(-9)10表示为： （11001）2
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• 表示一位十进制数的二进制码的每一位有确定的权。 一般用8421码，其4个二进制码的权从高到低分别为8、 4、2和1。故称这种编码为“以二进制编码的十进制 (binary coded decimal，简称BCD)码”。
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校验码
• 1.奇偶校验码：这种方案只能发现一位错或奇数个位错，但不能确定是哪一 位错，也不能发现偶数个位错。
• 2.海明校验码：能检测出二位同时出错、亦能检测出一位出错并能自动纠错。 • 3.循环冗余校验(CRC)码：CRC码可以发现并纠正信息串行读写、存储或传送
过程中连续出现的一位、多位错误 注意：若校验位是r位。则生成多项式是r+1位
二进制代码
00000000 00000001 00000010
无符号数 对应的真值
0 1 2
原码对应 的真值
+0 +1 +2
补码对应 的真值
+0 +1 +2
反码对应 的真值
+0 +1 +2
…
…
…
…
…
01111111
127
10000000
128
10000001
129
+127 -0 -1
+127 -128 -127
一计算机系统概论
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计算机硬件的基本组成
组成计算机的基本部件有中央处理器CPU（运 算器和控制器）、存储器和输入、输出设备。
存储器
输入
运算器
输出
控制器
数据线路 控制信号
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图 1-1 计算机的基本结构
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计算机的工作过程
• 计算机的工作过程是本章的重点。人们需将事先编好的程序(指 令序列)送至计算机的存储器内，然后计算机按此指令序列逐条完 成全部指令的功能，直至程序结束。因此，要了解计算机的工作 过程，必须首先了解计算机完成一条指令的信息流程。
一条指令的地址 • 2计算机的工作过程 • 计算机的工作过程实质就是不断从存储器中逐条取出指令，送
至控制器，经分析后由cu发出各种操作命令．指挥各部件完成各 种操作，直至程序中全部指令执行结束。
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计算机性能指标 • CPU时钟周期： • 主频：
• 为了使 8086CPU 的各种操作协调同步进行， 8086CPU 必须在时钟信号 CLK 控制下工作，时钟信号是一个周 期性的脉冲信号，一个时钟脉冲的时间长度称为一个时 钟周期 (Clock Cycle) ，是时钟频率（主频）的倒数，时 钟周期是计算机系统中的时间基准，是计算机的一个重 要性能指标，也是时序分析的刻度， 8086 的主频为 5MHz ，时钟周期为 200ns ， 8086-1 的主频为 10MHz ， 时钟周期为 100ns 。
n位小数，补码表示数的范围
补码
0.11111 0.00000 1.00000 1.00001 1.11111
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真值
2 1 n
0 1
2 (1 n)
2 n
表示数的范围为：
2 1 ~ 1 n
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设机器数字长为 8 位（其中１位为符号位） 对于整数，当其分别代表无符号数、原码、补码和 反码时，对应的真值范围各为多少？
• 解： 由主存容量为64K x 32位得2 16=64K，故MAR为16位， MDR为32位。
• 因指令字长＝存储字长＝机器字长，则IR、Acc、均为32位。
• 例2 指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们， • 解： 通常完成一条指令可分为取指阶段和执行阶段。在取指阶段
通过访问存储器可将指令取出；在执行阶段通过访问存储器可将 操作数取出。这样，虽然指令和数据都是以0、1代码形式存在存 储器中，但CPU可以判断出在取指阶段访问存储器取出的0、1代 码是指令；在执行阶段访存取出的0、1代码是数据。例如，完成 ADD M指令需两次访存：第一次访存是取指阶段，CPU根据Pc 给出的地址取出指令；第二次访存是执行阶段，CPu根据存于IR 的指令中M给出的地址取出操作数。可见，cPu就是根据取指阶 段和执行阶段的访存性质不同来区分指令和数据的。
•
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• CPI：执行一条指令所需的时钟周期（主频的
倒数）数
• MIPS：每秒执行百万条指令。如某机每秒能
执行200万条指令，则记作2 MIPS
• MFLOPS：每秒浮点运算次数
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5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 例1、 设主存储器容量为64K x 32位，并且指令字长、存储字长、 机器字长三者相等，写出各寄存器的位数。
+127 -127 -126
…
…
…
…
…
11111101
253
-125
11111110
254
-126
11111111
255
-127
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数的定点表示和浮点表示
数符 数符
小数点按约定方式标出