计算机系统组成电子教案(复习)

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1、东南大学计算机学院主讲教师：徐造林计算机系统组成总复习第1章数字逻辑电路1、逻辑代数的基本运算，逻辑函数的最小项；2、用卡诺图化简逻辑函数；3、组合逻辑电路、时序逻辑电路的特点；4、组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析与设计步骤；5、译码器、计数器电路分析和简单设计。第2章计算机系统概论一、计算机系统简介计算机功能与软硬件，层次结构，结构与组成二、计算机系统组成1、冯·诺依曼模型计算机结构与组成；数据表示与运算；存储程序原理：(程序存储方式、程序控制机制)↓　↑(按逻辑顺序)(一维、按地址)存储器结构──

2、──┘(自动、逐条)↓(操作码、地址码)指令格式取指令执行指令指令地址+“1”指令发生转移时2、计算机硬件组成3、计算机软件组成系统软件/应用软件、高级语言程序/机器语言程序；CPU主存I/O接口1…I/O设备1I/O接口nI/O设备n磁盘适配器磁盘4、计算机工作过程指令地址PC存储器指令内容IR指令译码ID功能部件+“1”地址形成部件取指令取指阶段分析指令执行指令执行阶段指令产生转移时三、计算机系统性能指标1、硬件性能参数*机器字长：CPU同时处理的位数；←常指CPU中哪个部件？*机器主频：单位(1

3、KHz=1×103Hz)；←对应CPU哪个时序信号？*存储容量：单位(1KB=1×210B)，最大主存容量；2、系统性能指标3、性能设计*冯·诺依曼模型性能瓶颈：CPU-MEM、指令串行执行；*优化方法：平衡设计、CPU性能设计*响应时间：T响应＝TCPU＋TI/O等待，TCPU＝IN×CPI×TC*吞吐量：TP＝∑IN(任务i)÷∑TCPU(任务i)第3章数据的表示一、数据的编码1、数制及转换2、机器数及其编码原码无11…1110…0110…0000…0000…0101…11反码无10…0011…1

4、011…1100…0000…0101…11补码10…0010…0111…1100…0000…0101…11移码00…0000…0101…1110…0010…0111…11真值-2n-1-(2n-1-1)-10+1+(2n-1-1)原码、补码、反码、移码的定义、特性、相互转换；3、十进制数编码(BDC码)4、字符及字符串编码字符码的类型，字符编码与字符数据，字符串常见编码方法5、检验码*冗余检验思想：检错及纠错原理；*奇偶校验码：编码原理、校验方法、校验能力；校验码组成—数据mn-1…m1校验位p1校验

5、位编码—奇校验p1＝mn＋mn-1＋…＋m1＋1(mod2)偶校验p1＝mn＋mn-1＋…＋m1(mod2)二、数据的表示1、数值数据的表示方法*硬件特征：二进制表示(只有0/1)、定长运算；*表示方法：进制、符号、小数点、数码长度、运算方法；*数据的表示属性：表示格式、编码方式、数码长度；2、数的定点表示定点表示方法，定点数的表示及范围；←有符号数及无符号数3、数的浮点表示浮点表示方法，浮点数的表示、规格化；IEEE754标准浮点数真值的计算公式：(-1)s×1.f×2e-1274、非数值数据的表示

6、*字符的表示：表示方法，关系运算处理方法；*逻辑数的表示：表示方法，运算处理方法硬件需设置状态位(Z、C/S)与机器字长、主存字长的关系三、定点数的运算方法1、移位运算(逻辑/算术)移位规则、溢出判断方法2、补码加减运算*运算规则：[A＋B]补＝[A]补＋[B]补，[A－B]补＝[A]补＋[-B]补*溢出判断：OVR＝＝＝*硬件配置及流程：思路为[A]补＋[B]补＋0，[A]补＋[B]补＋1*无符号数运算：与有符号数相同，仅溢出判断不同n位加法器REGB(n位)C取反逻辑溢出判断逻辑V=0(ADD)=

7、1(SUB)C-1REGA(n位)REGZ(n位)OVRCADD/SUB3、原码一位乘法运算运算规则、硬件配置、算法流程，无符号数乘法bn-1…b0n位加法器REGBREGP控制门加法REGA移位和加控制计数器C右移积符号SP乘法标志GMan-1…a0四、浮点数的运算方法浮点加减运算规则与警戒位、运算步骤、算法流程一、算术逻辑单元ALU2、ALU组成ALU功能(满足数据运算要求)ALU结构(以加法器为基础)ALU组成(组合逻辑电路)1、加法器组成全加器、串行进位加法器，并行进位逻辑、并行进位加法器3、

8、运算器组成运算器＝ALU＋状态REG＋…CPU＝运算器＋…状态REG＝V＋C＋S＋Z＋…状态REG移位器REG堆锁存器……ALUMUX锁存器G溢出够减相等第4章运算器第5章存储系统一、存储系统概述1、存储器性能指标二、半导体存储器2、层次结构存储系统用户需求的矛盾，程序访问局部性，层次结构与存储器2、DRAM存储元及芯片组成，行刷新与引脚，读写时序，刷新方式3、ROM芯片特征、存储元状态、读写控制1、SRAM存储元组成，芯片组成、参数与引脚，读写时序三、