计算机组成原理第2版-唐朔飞配套.ppt

计算机组成原理 参考资料 白中英 《计算机组成原理》 立体化教材 第四版 唐朔飞 《计算机组成原理：学习指导与习题解答》 高教出版社 王诚 《计算机组成原理考研辅导》，清华出版社 第１章 计算机系统概论 第１章 计算机系统概论 1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成 1.3 计算机硬件的主要技术指标 1.4 本书结构 1.4 本书结构 1.4 本书结构 1.4 本书结构 第２章 计算机的发展及应用 2.1 计算机的发展史 Top 10 2.2 计算机的应用 第３章 系统总线 3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标 3.4 总线结构 3.5 总线控制 第４章 存 储 器 4.1 概 述 4.2 主存储器 4.3 高速缓冲存储器 映射方法特点 全相联映像方式 优点：冲突概率小，Cache的利用高。 缺点：比较器难实现，需要一个访问速度 很快代价高的相联存储器 应用场合： 适用于小容量的Cache 直接相联映像方式 优点：比较电路少m倍线路，所以硬件实现简单，Cache地址为主存地址的低几位，不需变换。 缺点：冲突概率高（抖动） 应用场合 适合大容量Cache 组相联映像方式 比全相联容易实现，冲突低 v=1，则为直接相联映射方式 u=1，则为全相联映射方式 v的取值一般比较小， 一般是2的幂，称之为v路组相联cache. 举例 例1：假设主存容量为512KB，cache容量为4K，每个字块为16个字，每个字32位。 cache地址有多少位？可容纳多少块？ 主存地址多少位？可容纳多少块？ 在直接映射方式下，主存的第几块映射到cache的第5块（设起始字块为第1块） 画出直接映射方式下主存地址字段中各段的位数。 例2：假设主存容量为512K×16位，cache容量为4096×16位，块长为4个16位的字，访存地址为字地址 在直接映射方式下，设计主存的地址格式 在全相联映射方式下，设计主存的地址格式 在二路组相联映射方式下，设计主存的地址格式。 若主存容量为512K×32位，块长不变，在四路组相联映射方式下，设计主存的地址格式。 例3：设某机主存容量为16MB，cache的容量为8KB。每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联的cache组织。 画出主存地址字段中各段的位数 设cache初态为空，CPU依次从主存第0，1，2….,99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复此序读10次，问命中率是多少？ 若cache 的速度是主存的5倍，试问有cache 和无cache相比，速度提高多少？ 例子：设cache有1、2、3、4共4个块，a、b、c、d等为主存中的块,访问顺序一次如下：a、b、c、d、b、b、c、c、d、d、a ,下次若要再访问e块。问，采用LFU和LRU算法替换结果是不是相同？ 4.4 辅助存储器 第５章 输入输出系统 5.1 概 述 5.2 I/O设备 5.3 I/O 接 口 5.4 程序查询方式 5.5 程序中断方式 5.6 DMA 方式 第６章 计算机的运算方法 6.1 无符号数和有符号数 6.2 数的定点表示和浮点表示 6.3 定 点 运 算 6.4 浮点四则运算 6.5 算术逻辑单元 第７章 指 令 系 统 7.1 机 器 指 令 7.2 操作数类型和操作种类 7.3 寻 址 方 式 7.3 寻 址 方 式 7.4 指令格式举例 7.5 RISC 技 术 第８章 CPU 的结构和功能 8.1 CPU 的结构 8.2 指 令 周 期 8.3 指 令 流 水 8.4 中断系统 例8.2 设某机有4个中断源1，2，3，4，其硬件排队优先次序按1-2-3-4降序排列，各中断源的服务程序中所对应的屏蔽字如下表： 给出上述4个中断源的中断处理次序 若4个中断源同时有中断请求，画出CPU执行程序的轨迹。 解（1）处理次序按照3-1-4-2降序排列。 (2)当4个中断源同时有请求时，由于硬件排队的优先次序是1-2-3-4，故CPU先响应1，执行1.屏蔽字1101，开中断后执行3的程序，结束后回到1，1结束后，响应2，执行2，0100屏蔽字，执行4.回到2. 第９章 控制单元的功能 9.1 操作命令的分析 9.1 操作命令的分析 9.2 控制单元的功能 例9.1 设CPU内部采用非总线结构，如图9.3所示。 （1）写出取值周期的全部微操作 （2）写出取数指令LDA M，存数指令STA　Ｍ，　加法指令　ADD M（M均为主存地址）在执行阶段所需的全部微操作。 （3）当上述指令均为间接寻址时，写出对应微操