精品教案-微机原理讲义(第2章).ppt

微机原理与接口技术 湖南中医药大学 王志辉 Email：onlywangzh@126.com 算术运算——原码、反码和补码 原码　　正数的符号位为0，负数的符号位为1，其它位按照一般的方法来表示数的绝对值。用这样的表示方法得到的就是数的原码。 反码 对于一个带符号的数来说，正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反。 补码 正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反码在最低位加1。 观点分享 计算机中三种总线？各自功能？ 双通道技术? 超线程技术? 多核CPU? 3种总线 1.数据总线：数据总线是CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间传送 各种指令数据信息的总线，这些信号通过数据总线往返，因此，数据总线上的信息是双向传输的。 2.地址总线：地址总线上传送的是CPU向存储器、I/O接口设备发出的地址信息，寻址能力是CPU特有的功能，地址信息仅由CPU发出，因此，地址总线上的信息是单向传输的。 3.控制总线：控制总线传送的是各种控制信号，有CPU至存储器、I/O接口设备的控制信号，有I/O接口送向CPU的应答信号、请求信号，因此，控制总线是上的信息是双向传输的。 双通道技术? 双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。 双通道是内存控制和管理技术，其实就是两个内存控制器。它依赖于主板北桥芯片组的内存控制器发生作用，与内存本身无关。 在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。 双通道技术的缺点：首先，双通道内存都需要成对地使用，这样就降低了配置灵活性,并且使预算成倍地增加。其次由于各种因素，其实际应用的性能并不能比单通道DDR内存高1倍。 超线程技术? 超线程技术（Hyper-Threading，简称“HT”）就是利用特殊的硬件指令，能够将一个处理器“视为”两个处理器。软件应用可被写成具有多个代码段，提高处理性能。 超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样具有独立的资源：当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能（性能提升30%）。 需要注意的是，含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持，才能比较理想的发挥该项技术的优势。 超线程技术会降低系统性能 ，对于不支持多处理器工作的软件在双处理器上运行时出错的概率要比单处理器上高很多。 多核CPU？ 多核心cpu主要分原生多核和封装多核。 原生多核指的是真正意义上的多核，早由AMD提出，每个核心之间都是完全独立的，都拥有自己的前端总线，不会造成冲突，即使在高负载状况下，每个核心都能保证自己的性能不受太大的影响。原生多核抗压能力强，但是需要先进的工艺。 封装多核是把多个核心直接封装在一起，核心只能共同拥有一条前端总线，在核心满载时，每个核心会争抢前端总线，导致性能大幅度下降。比如Intel早期的PD双核系列，就是把两个单核直接封装在一起，“高频低能”。 而且后者成本比较高，优点在于多核心的发展要比原生快的多。 第二章 指令系统 计算机的编程结构 寄存器 存储器 输入/输出端口 操作数的寻址方式 立即寻址和寄存器寻址 输入/输出端口寻址 关于地址的寻址 Pentium的指令系统 传送指令 算术运算指令 逻辑运算和位操作指令 串操作指令及其重复前缀 控制类指令 2.1 计算机的编程结构示意图 16/32位微处理器的基本寄存器 通用寄存器 段寄存器 指令指针和标志寄存器 指针寄存器 指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指示堆栈段栈顶的位置（偏移地址） BP为基址指针寄存器（Base Pointer），表示数据在堆栈段中的基地址 SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址 由于内存单元数量庞大,大大超出16位地址所能表达的范围，所以16位微处理器用2个寄存器共同描述内存单元的地址。 存放高位地址的寄存器叫段寄存器（Segement Register），低16位地址称为偏移量，放在通用寄存器，如基址寄存器BX。 微处理器中有4个基本的段寄存器，用于把内存空间分成不同的段。 代码段CS(code segment)：用于存放当前正在运行的程序。存放当前执行程序所在段的段地址，将其内容左移4位再加上IP指针的内容即为下一条执行指令的地址。 数据段DS(data segment) ：用于存放程序中用到的数据（如数值、字符、地址）。存放当前数据段的段地址，将其内容左移4为再加上计算所得的偏移地址即为对数据段指定单元进行读/写的地址。 堆栈段SS(stack segment)：是内存中开辟的专用存储区，用