计算机组成与结构-复习要点详细解答.ppt

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1、1.2计算机系统的硬件组成计算机系统的硬件结构（5个部件）冯诺依曼结构图1.2计算机系统的硬件组成冯·诺依曼结构的主要特点计算机以运算器为中心。在存储器中，指令和数据同等对待。存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。指令的执行是顺序的，即一般是按照指令在存储器中存放的顺序执行。程序的分支由转移指令实现。指令由操作码和地址码组成。指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。冯·诺依曼结构又称普林斯顿体系结构（Princetonarchitecture）。与其对应的还有哈佛结构简单说明冯.诺依曼计算机

2、体系的主要特点计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成；采用存储程序的方式；数据以2进制表示。什么是摩尔定律?它是英特尔公司创始人之一戈登•摩尔（GordonMoore）于1965年在总结存储器芯片的增长规律时（据说当时在准备一个讲演），发现“微芯片上集成的晶体管数目每12个月翻一番”。后来摩尔定律表述为“集成电路的集成度每18个月翻一番”，或者说“三年翻两番”。这些表述并不完全一致，但是它表明半导体技术是按一个较高的指数规律发展的。1.6计算机的性能指标1.6.2Amdahl定律Amdahl定律当对一个系统

3、中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。计算机机系统的从语言角度出发的多级层次结构图IEEE754单精度浮点数的转换计算若浮点数X的IEEE-754标准格式为32E46000H，求其十进制数值表示。解：32E46000H=00110010111001000110000000000000BS=0E=01100101=64+32+4+1=101，e=E–127=101–127=-261.M=1.1100100011真值为+1.1100100011*2-26S（1）阶码E（8）

4、尾数M（23）IEEE754单精度浮点数的转换计算将十进制数10.25转换成IEEE-754标准的32位浮点数的十六进制表示。解：10.25D=1010.01B=1.01001*211E=e+127=3+127=130，1.M=1.01001，M=01001二进制表示为：01000001001001000000000000000000B=41240000H3.3寻址方式直接（存储器）寻址在指令的地址码字段直接给出操作数所在主存单元的地址。简单、快速的寻址方式，但寻址范围受限于地址码字段的位数。间接寻址指令的地址码字段给出的是操作

5、数所在内存单元的地址的地址。指令中形式地址所指定的内存单元中存放的内容才是操作数的真正地址。得到操作数需要访问两次内存，指令的执行速度比较慢。3.3寻址方式寄存器直接寻址方式寄存器间接寻址方式3.3寻址方式3.3寻址方式相对寻址方式3.3寻址方式变址寻址方式3.3寻址方式基址寻址方式CPU具有以下4个方面的基本功能：指令顺序控制指控制程序中指令的执行顺序。程序中各指令之间是有严格先后顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机工作的正确性。操作控制一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一序列的操作来实现的。CPU要根据

6、指令的功能，产生相应的操作控制信号，发送给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。4.1CPU的功能和组成4.1.1CPU的功能4.1CPU的功能和组成时间控制对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。数据加工即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。4.1CPU的功能和组成现代CPU一般由运算器、控制器、数据通路（datapath）和高速缓冲存储器（Cache）组成。数据通路是指各部件之间通过数据线的相互连接。选择什么样的数据通路，对于CPU的性能有很大的

7、影响。CPU执行一条指令，实际上就是由控制器对计算机中的部件发操作控制信号、并对数据通路进行设置来实现的。4.1.2CPU的基本组成4.1CPU的功能和组成一条指令的执行过程包括3个基本步骤：取指令：从存储器取出一条指令，该指令的地址由程序计数器PC给出。译码：对该指令的操作码进行译码分析，确定是哪一种指令，并转到这种指令对应的执行阶段。执行：按指令操作码的要求执行该指令。执行过程可能需要多步操作，控制器将为之形成完成该指令功能所需要的操作控制信号。执行完毕后，回到取指令阶段，去取下一条指令。如此反复，直到整个程序执行完。4.1

8、.3指令执行的基本步骤4.1CPU的功能和组成取指令译码指令a指令b指令x执行…………指令的执行过程要求填写图中空缺指令部件（PC，IR，ID，地址形成部件）时序控制部件微操作信号形成部件中断控制逻辑程序状态寄存器PSR32154要求填写图中空缺4.6控制器的设