计算机组成技术总复习提纲.doc

电子计算机中信息的表示及其运算 电子计算机中数据的表示 (真值和机器数 原码、反码和补码 (机器数的三种表示方法（原码、补码、反码），及移码表示 (正数和负数三种码制的区别（例如：[X]原=[X]补=[X]反）参见教科书P24； (0的原码、补码、反码的表示； 定点数表示法 1、定点数 （假设n为二进制位的位数即n=字长） (定点小数和定点整数的表示（纯小数和纯整数） (无符号的定点小数的表示范围：0≤X≤（1-2-n） (无符号的定点整数的表示范围: 0≤X≤（2n-1）, (带符号数的数值表示范围 原码和反码：-（2（n-1）-1）≤X≤（2（n-1）-1） 补码：-（2（n-1））≤X≤（2（n-1）-1） 浮点数表示法 定义：阶码+尾数 S×2±J（S为纯小数） 浮点数的规格化、规格化数的表示；浮点数表示的工业标准（IEEE754标准） 定点数运算 补码加减运算，符号位也参加运算 加法运算溢出的判断，单符号位如何判断？双符号位如何判断？ 补码减法运算规则：[X-Y]补=[X]补+[-Y]补 由[X]补求X 处理器 处理器的指令集 指令的一般格式： OP add 处理器的组成与工作过程 1、电子计算机的结构特点 冯诺依曼计算机的结构、特点：（1）计算机采用二进制表示数据和程序（2）程序和数据事先存放在存储器中，并且是混存在一起的（3）计算机硬件由五大部件组成 处理器的基本功能和基本组成 CPU的组成及功能 组成：运算器（ALU、寄存器组、移位器、控制门） 控制器：控制器框图（以PPt中图”组合逻辑控制器“和”内部结构图“为准），微操作控制单元、时序部件、指令译码器、指令寄存器、程序计数器 控制器的两种设计方法：组合逻辑控制器、微程序控制器，比较优缺点 组合逻辑控制器的工作原理 三级时序：机器周期（CPU周期）、节拍周期、节拍脉冲 结合时序（机器周期和节拍周期）和CPU结构叙述一条指令在CPU中的执行过程，指令在CPU中的执行过程形成了一个操作流（数据流）显示了各个功能部件的有机配合，体现了部件的功能； 扩充：结合第八章和寻址方式分析指令执行的微操作步骤； 采用流水线技术的处理器（只介绍书中1和2） 1、指令流水：在CPU中，将每条指令的执行过程分解成若干步，每一步操作由不同的功能部件完成，让各步操作重叠，从而实现N条指令并行处理，实现了所有部件同时工作，提高了部件的使用效率；例如：8086/CPU：两步流水EU和接口部件（详见4.3.1） 2、数据流水：指乘除法运算和浮点运算过程实现了并行处理。将运算的执行过程分成若干步，每一步由运算部件的一部分完成，从而实现了n条指令在运算步骤上重叠。例如：浮点运算分成3步：对阶、尾数相加、规格化 3、数据相关、控制相关 注释：流水技术是从CPU的数据处理方面提高计算机的并行处理能力；而中断技术是从整机方面（主机和外设来提高计算机的并行处理能力） 从CISC到RISC ARM系列微处理器简介 存储系统 存储器的分类与性能指标 分层的存储系统 存储系统、现代计算机存储结构、多级存储层次、主—辅层次、 Cache—主存层次、虚拟存储系统 半导体存储器 主存储器的基本组成：主存储体、读写电路、主存地址译码器、主存地址寄存器 半导体存储器的种类 、静态RAM和动态RAM的特点，工作原理；ROM的种类、ROM的工作原理和特点（以PPT为准） 利用存储器芯片构造存储系统 (主存与CPU的连接，在那个主存地址区域扩充 提高主存储器访问访问带宽的方法 了解单体多字系统、多体并行交叉存储系统、高速缓冲存储器（Cache）的概念（扩充内容） 8086/8088 汇编语言程序设计 Intel80x86系列微处理器 Intel8086/8088微处理器 结构特点：指令流水、寄存器组、存储器分段管理、总线结构、复杂指令集 可以方便地获得外围芯片的支持，例：数值运算协处理器8087，可完成更复杂的运算 IBM PC 的存储器结构 （1）字和双字如何编址（2）数据存放原理（3）存储器的特点：只有存入新的信息后，原来的内容才被覆盖掉，可多次取出（主存、辅存都是） 存储器的分段管理 (8086微机存储器分成若干逻辑段，每段最大不超过64k，存储器容量由地址线根数决定。 (4种类型逻辑段：代码段、数据段、附加段、堆栈段；逻辑段的段地址分别存放在4个段寄存器中，每个段寄存器的引用是按规定存放的； (物理地址与逻辑地址的区别； (存储器的动态管理：逻辑段映射到物理内存的工作是由O.S完成的； (有效地址：80x86中的偏移地址 堆栈 (堆栈的定义：是一段特殊的内存区域，有两端，称为“栈底”的一端是固定端，地址较大，称为“栈顶”的一端是活动端，地址较小，用指针SP指示，堆栈的两个操作PUSH和POP都在栈顶