1、计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院考前复习重点章节为：考前复习重点章节为：第第2、3、4、5、6、9章章非重点章节为：非重点章节为：第第1、7、8章章总复习总复习计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习考试题型：考试题型：1.填空题（每空填空题（每空1分）分）15%2.选择填空题（单选，每题选择填空题（单选，每题1分）分）15%3.判断题（每题判断题（每题1分）分）10%4.计算题计算题 5.分析题分析题 6.设计题设计题 7.问答题问答题 10%50%计算
2、机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习前前3类题及第类题及第7类请注意看书上的有关概念。类请注意看书上的有关概念。第第4、5、6类题请注意平时的作业。如：类题请注意平时的作业。如：定点、浮点数的表示范围定点、浮点数的表示范围指令的寻址方式（有效地址的计算）指令的寻址方式（有效地址的计算）定点加、减、乘、除运算定点加、减、乘、除运算字节编址存储器的数据存放方法字节编址存储器的数据存放方法由若干存储芯片构成存储器由若干存储芯片构成存储器微指令操作控制字段的安排微指令操作控制字段的安排常见磁记录方式常见磁记录方式中断升级中断升级计
3、算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第1章章存储程序概念存储程序概念 CPU主机主机总线总线计算机系统计算机系统计算机的性能指标计算机的性能指标计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机（指硬件）应由计算机（指硬件）应由运算器、存储器、运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备控制器、输入设备和输出设备五大基本部五大基本部件件组成。组成。CPU=运算器运算器+控制器控制器主机主机=中央处理器中央处理器+主存储器主存储器总线特点：总线特点：共享共享和和分时分时系统总线按传送信息的不同细分为：系统总线按
4、传送信息的不同细分为：地址地址总线、数据总线和控制总线总线、数据总线和控制总线。计算机系统计算机系统=硬件系统硬件系统+软件系统软件系统北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理微机微机A和和B采用不同主频的采用不同主频的CPU芯片，片内芯片，片内逻辑电路完全相同。逻辑电路完全相同。1)若若A机的机的CPU主频为主频为8MHz，B机的机的CPU主频为主频为12MHz，则，则A机的机的CPU时钟周期为时钟周期为多少多少?2)若若A机平均指令执行速度为机平均指令执行速度为0.4MIPS，则，则A机的平均指令周期为多少机的平均指令周期为多少?
5、3)A机的机的CPI是多少？是多少？4)B机的平均指令执行速度为多少机的平均指令执行速度为多少?北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理1)A机的机的CPU主频为主频为8MHz，所以，所以A机的机的CPU时钟周期时钟周期=1/8MHz=0.125s。2)A机的平均指令执行速度为机的平均指令执行速度为0.4MIPS，所以，所以A机的平均指令周期机的平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5s。3)A机的平均指令周期包含机的平均指令周期包含2.5s/0.125s=20个时钟周期，即个时钟周期，即A机器平均机器平均CPI=20。4)微机微机A
6、和和B片内逻辑电路完全相同，所以片内逻辑电路完全相同，所以B机的机的CPI=20。由于。由于B机的机的CPU主频为主频为12MHz，所以，所以B机的时钟周期机的时钟周期=1/12s。B机的平均指令周期机的平均指令周期=201/12s=5/3s。B机的平均指令执行速度机的平均指令执行速度=3/5MIPS=0.6MIPS。北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第2章章无符号数无符号数带符号数带符号数 真值、机器数真值、机器数原码、补码、反码表示原码、补码、反码表示三种机器数对于真
7、值三种机器数对于真值0的表示方法的表示方法三种机器数的比较三种机器数的比较计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习定点小数表示范围（原码、补码）定点小数表示范围（原码、补码）定点整数表示范围（原码、补码）定点整数表示范围（原码、补码）浮点数表示范围浮点数表示范围规格化的浮点数规格化的浮点数阶码的移码表示阶码的移码表示计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习ASCII码码汉字国标码汉字国标码汉字区位码汉字区位码汉字机内码汉字机内码国标码、区位码与机内码之
8、间的转国标码、区位码与机内码之间的转换换汉字字形码汉字字形码计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习8421码、码、2421码、余码、余3码码奇偶校验码奇偶校验码奇偶校验位奇偶校验位计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 真值与三种机器数间的对照真值与三种机器数间的对照真值真值 X X真值真值 X X十进制十进制 二进制二进制XX 原原XX 补补XX 反反十进制十进制二进制二进制XX 原原XX 补补XX 反反+0+0+1+1+2+2+3+3+4+4+
9、5+5+6+6+7+7+8+8+000+000+001+001+010+010+011+011+100+100+101+101+110+110+111+111-0000000000010001001000100011001101000100010101010110011001110111-0-0-1-1-2-2-3-3-4-4-5-5-6-6-7-7-8-8-000-000-001-001-010-010-011-011-100-100-101-101-110-110-111-111-1000-10001000100010011001101010101011101111001100110111
10、011110111011111111-0000000011111111111011101101110111001100101110111010101010011001100010001111111111101110110111011100110010111011101010101001100110001000-100010001000100010001000-8-8-8-8-8-8100010001000100010001000-0-0-0-0-0-0计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院 原码定点小数表示范围为：原码定点小数表示范
11、围为：-(1-2-n)(1-2-n)补码定点小数表示范围为：补码定点小数表示范围为：-1(1-2-n)若机器字长有若机器字长有8位，则：位，则：原码定点小数表示范围为：原码定点小数表示范围为：-(1-2-7)(1-2-7)补码定点小数表示范围为：补码定点小数表示范围为：-1(1-2-7)总复习总复习计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院 原码定点整数的表示范围为：原码定点整数的表示范围为：-(2n-1)(2n-1)补码定点整数的表示范围为：补码定点整数的表示范围为：-2n(2n-1)若机器字长有若机器字长有8位，则：位，则：原码定点
12、整数表示范围为：原码定点整数表示范围为：-127127补码定点整数表示范围为：补码定点整数表示范围为：-128127总复习总复习计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 浮点数设阶码和尾数均用补码表浮点数设阶码和尾数均用补码表示，阶码共示，阶码共k+1位（含一位阶符），位（含一位阶符），尾数共尾数共n+1位（含一位尾符）。位（含一位尾符）。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院 实用浮点数实用浮点数IEEE754标准（单精度）标准（单精度）格式格式偏置值偏置值特
13、点特点转换转换总复习总复习类型类型 数符数符 m ms s 阶码阶码 E E 尾数尾数 m m 总位数总位数 偏偏置值置值 短浮点数短浮点数 1 1 8 8 2323 3232 7FH7FH 127127 长浮点数长浮点数 1 1 1111 5252 6464 3FFH3FFH 10231023 临时浮点数临时浮点数 1 1 1515 6464 8080 3FFFH3FFFH 1638316383 msEm计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第3章章非规整型指令非规整型指令的操作码的操作码（扩展操作（扩展操作码）码）
14、编址方式编址方式 字编址、字节编址字编址、字节编址指令中地址码的位数指令中地址码的位数 主存容量、最小寻址单位主存容量、最小寻址单位数据寻址和指令寻址数据寻址和指令寻址计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习常见寻址方式常见寻址方式 立即寻址、直接寻址、间接寻立即寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址、变址寻址、页面寻址、相对寻址、变址寻址、页面寻址址有效地址有效地址EA的计算的计算 直接寻址、间接寻址、变址寻直接寻址、间接寻址、变址寻址、页面寻址址、页面寻址计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学
15、计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习存储器堆栈操作存储器堆栈操作 进栈、出栈时栈指针的修改和进栈、出栈时栈指针的修改和数据的压入和弹出数据的压入和弹出程序控制类指令程序控制类指令 转移、转子、返回指令的区别转移、转子、返回指令的区别输入输入/输出类指令输出类指令 独立编址独立编址I/O、统一编址、统一编址I/O计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习CISC:复杂指令系统计算机复杂指令系统计算机RISC:精简指令系统计算机精简指令系统计算机计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学
16、院北京理工大学计算机学院总复习总复习指令中地址码的位数指令中地址码的位数 指令格式中每个地址码的位数是与指令格式中每个地址码的位数是与主存容量和最小寻址单位（即编址单位）主存容量和最小寻址单位（即编址单位）有关联的。主存容量越大，所需的地址有关联的。主存容量越大，所需的地址码位数就越长。对于相同容量来说，如码位数就越长。对于相同容量来说，如果以字节为最小寻址单位，地址码的位果以字节为最小寻址单位，地址码的位数就需要长些；如果以字为最小寻址单数就需要长些；如果以字为最小寻址单位（假定字长为位（假定字长为16位或更长），地址码位或更长），地址码的位数可以减少。的位数可以减少。计算机组成原理计算机组
17、成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 假设主存容量为假设主存容量为32MB，机器字长，机器字长64位。若最小寻址单位为字节（按字节位。若最小寻址单位为字节（按字节编址），其地址码应为编址），其地址码应为25位；若最小寻位；若最小寻址单位为字（按字编址），其地址码只址单位为字（按字编址），其地址码只需需22位。位。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 数据寻址和指令寻址的区别。数据寻址和指令寻址的区别。数据寻址，指的是寻找操作数的地数据寻址，指的是寻找操作数的地址，其
18、最终目的是寻找所需要的操作数。址，其最终目的是寻找所需要的操作数。寻址方式是根据指令中给出的地址寻址方式是根据指令中给出的地址码字段寻找真实操作数地址的方式。码字段寻找真实操作数地址的方式。指令中的形式地址指令中的形式地址A有效地有效地址址EA寻址方式寻址方式计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习常见的数据寻址方式常见的数据寻址方式立即寻址立即寻址寄存器寻址寄存器寻址直接寻址直接寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址间接寻址间接寻址变址寻址变址寻址相对寻址相对寻址页面寻址页面寻址计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机
19、组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 自底向上生成的存储器堆栈的堆栈操作自底向上生成的存储器堆栈的堆栈操作。进栈时，进栈时，SP的内容需要先自动减的内容需要先自动减1，然后再将数据压入堆栈。然后再将数据压入堆栈。出栈时，需要先将堆栈中的数据弹出栈时，需要先将堆栈中的数据弹出，然后出，然后SP的内容再自动加的内容再自动加1。自顶向下生成的存储器堆栈的堆栈操作自顶向下生成的存储器堆栈的堆栈操作。进栈时，进栈时，SP的内容需要先自动加的内容需要先自动加1，然后再将数据压入堆栈。然后再将数据压入堆栈。出栈时，需要先将堆栈中的数据弹出栈时，需要先将堆栈中的数据弹出，然后出，然
20、后SP的内容再自动减的内容再自动减1。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第4章章补码加补码加/减法运算减法运算溢出检测方法溢出检测方法 一位符号位，进位位，一位符号位，进位位，双符号位补码双符号位补码补码的移位运算补码的移位运算计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习加法器加法器 串行加法器与并行加法器串行加法器与并行加法器进位的产生和传递进位的产生和传递并行加法器快速进位并行加法器快速进位补码一位乘法补码一位乘法补码加减交替除法补码加减交替除
21、法浮点加减乘除算法浮点加减乘除算法逻辑运算逻辑运算计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习进位的产生和传递进位的产生和传递 影响并行加法器速度的关键因素是影响并行加法器速度的关键因素是进位信号产生和传递的时间。进位信号产生和传递的时间。进位产生函数和进位传递函数进位产生函数和进位传递函数进位的传递方式有：进位的传递方式有：串行进位方式串行进位方式 并行进位方式并行进位方式 分组并行进位方式分组并行进位方式（单级先行进位（单级先行进位方式和多级先行进位方式）方式和多级先行进位方式）计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计
22、算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 乘除法运算需要的乘除法运算需要的3个寄存器，各个寄存器，各寄存器的作用寄存器的作用（初始内容和最终结（初始内容和最终结果）。果）。定点定点补码一位乘法（补码一位乘法（Booth乘法）乘法）和和定点定点补码不恢复余数除法补码不恢复余数除法的运算过的运算过程。程。浮点加、减、乘、除浮点加、减、乘、除算法。算法。逻辑运算是按位进行的，位与位逻辑运算是按位进行的，位与位之间没有进位之间没有进位/借位的关系。借位的关系。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第
23、5章章主存储器的基本结构主存储器的基本结构主存储器的存储单元主存储器的存储单元 位，存储字，存储单元，存储体位，存储字，存储单元，存储体主存储器的主要技术指标主存储器的主要技术指标 存取时间存取时间Ta，存取周期，存取周期Tm数据在主数据在主存存中的存放中的存放 边界对齐存放边界对齐存放计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习边界对齐的数据存放方法边界对齐的数据存放方法 双字地址的最末三个二进制位必须为双字地址的最末三个二进制位必须为000，单字地址的最末两位必须为，单字地址的最末两位必须为00，半字，半字地址的最末一位必
24、须为地址的最末一位必须为0。它能够保证无论。它能够保证无论访问双字、单字、半字或字节，都在一个访问双字、单字、半字或字节，都在一个存取周期内完成，尽管存储器资源仍然有存取周期内完成，尽管存储器资源仍然有浪费，但是浪费比从存储字开始存放方法浪费，但是浪费比从存储字开始存放方法要少得多。要少得多。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习半导体随机存储器（半导体随机存储器（RAM）静态静态RAM（SRAM），其存储电），其存储电路以双稳态触发器为基础。路以双稳态触发器为基础。动态动态RAM（DRAM），其存储电），其存储电路以栅
25、极电容为基础。路以栅极电容为基础。动态动态RAM的刷新的刷新 集中、分散、异步刷新集中、分散、异步刷新方式的区别方式的区别半导体只读存储器半导体只读存储器 ROM的类型的类型计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习主存容量的扩展主存容量的扩展 字扩展，位扩展，同时扩展字扩展，位扩展，同时扩展存储芯片的存储芯片的地址分配和片选地址分配和片选主存储器和主存储器和CPU的连接的连接 硬连接，软连接硬连接，软连接计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 主存储
26、器是整个存储系统的核心，主存储器是整个存储系统的核心，通常分为通常分为RAM和和ROM两大部分。两大部分。主存储器容量的扩展主存储器容量的扩展 位扩展指只在位数方向扩展（加大位扩展指只在位数方向扩展（加大字长），而芯片的字数和存储器的字数字长），而芯片的字数和存储器的字数是一致的。是一致的。字扩展是指仅在字数方向扩展，而字扩展是指仅在字数方向扩展，而位数不变。位数不变。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理设设CPU共有共有16根地址线，根地址线，8根数据线，并用根数据线，并用 作为访存控制信号（低电平有效），用作为访存控制信号（低电平有效），用 作为读作为读/写控制信号（高
27、电平为读，低电写控制信号（高电平为读，低电平为写），现有下列存储芯片：平为写），现有下列存储芯片：1K4位位RAM，4K8位位RAM，2K8位位ROM以及译以及译码器和各种门电路，要求主存地址空间分配满码器和各种门电路，要求主存地址空间分配满足系统足系统ROM区区3000H37FFH；用户；用户RAM区区B800HBFFFH，按字节编址。合理选用上，按字节编址。合理选用上述存储芯片，说明各选几片，画出述存储芯片，说明各选几片，画出CPU与存储与存储芯片的连接图，并说明有无地址重叠现象。芯片的连接图，并说明有无地址重叠现象。北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院MREQWE计算机组成原理计
28、算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理解答：已知解答：已知CPUCPU有有1616根地址线，根地址线，8 8根数据根数据线，则该线，则该CPUCPU能访问的最大存储空间为能访问的最大存储空间为2 216168 8。ROMROM区区3000H3000H37FFH37FFH，则，则ROMROM区大小为区大小为2 211118=2K8=2K8 8，所以，所以1 1片片2K2K8ROM8ROM芯片芯片。RAMRAM区区B800HB800HBFFFHBFFFH，则，则RAMRAM区大小为区大小为2 211118=2K8=2K8 8，所以需要，所以需要4 4片片1K1K4 4图略。图略。采用全译码没有地
29、址重叠现象。采用全译码没有地址重叠现象。北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第6章章控制器的功能控制器的功能 指令流，数据流指令流，数据流CPU中的主要寄存器中的主要寄存器 专用寄存器专用寄存器计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习控制器的组成控制器的组成控制器的硬件实现方法控制器的硬件实现方法 组合逻辑控制器和微程序控制器的组合逻辑控制器和微程序控制器的区别区别时序系统时序系统 指令周期指令周期，机
30、器周期，机器周期控制方式控制方式 同步，异步，联合同步，异步，联合计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习指令执行的基本过程指令执行的基本过程指令的微操作序列指令的微操作序列 取指公操作取指公操作微程序控制的基本概念微程序控制的基本概念 微程序控制器涉及的两个层次微程序控制器涉及的两个层次计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习微指令编码法微指令编码法微程序控制器的组成和工作过程微程序控制器的组成和工作过程 微程序控制器的各部件的作用微程序控制器的各部
31、件的作用微程序入口地址的形成微程序入口地址的形成后继微地址的形成后继微地址的形成计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习CPU寄存器的设置寄存器的设置 通用寄存器：可用来存放原始数据通用寄存器：可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。器、计数器、地址指针等。专用寄存器：程序计数器专用寄存器：程序计数器PC、指、指令寄存器令寄存器IR、存储器地址寄存器、存储器地址寄存器MAR和存储器数据寄存器和存储器数据寄存器MDR等之外，还等之外，还有一个重要的专用寄存
32、器有一个重要的专用寄存器状态标志状态标志寄存器。寄存器。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 取指令阶段完成的任务是将现行指取指令阶段完成的任务是将现行指令从主存中取出来并送至指令寄存器中令从主存中取出来并送至指令寄存器中去。具体的操作为：去。具体的操作为：(PC)MAR Read (MAR)MDRIR (PC)1PC 取指令操作（公操作）与具体指令无关。取指令操作（公操作）与具体指令无关。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 微指令是指控制存
33、储器中的一个单微指令是指控制存储器中的一个单元的内容，即控制字，它是若干个微命元的内容，即控制字，它是若干个微命令的集合。存放控制字的控制存储器的令的集合。存放控制字的控制存储器的单元地址就称为微地址。单元地址就称为微地址。一条微指令通常至少包含两大部分一条微指令通常至少包含两大部分信息：信息：操作控制字段和顺序控制字段操作控制字段和顺序控制字段。微程序：一系列微指令的有序集合。微程序：一系列微指令的有序集合。一段微程序对应一条机器指令。一段微程序对应一条机器指令。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 微程序控制的计算
34、机涉及到微程序控制的计算机涉及到两个层两个层次：次：一个是机器语言或汇编语言程序员一个是机器语言或汇编语言程序员所看到的传统机器层，包括：机器指令、所看到的传统机器层，包括：机器指令、工作程序、主存储器；另一个是机器设工作程序、主存储器；另一个是机器设计者看到的微程序层，包括：微指令、计者看到的微程序层，包括：微指令、微程序和控制存储器。微程序和控制存储器。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习微指令编码法微指令编码法 直接控制法（不译码法）直接控制法（不译码法）最短编码法最短编码法 字段编码法字段编码法 计算机组成原理
35、计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 字段编码法中操作控制字段的分段原则：字段编码法中操作控制字段的分段原则：把互斥性的微命令分在同一段内，兼容把互斥性的微命令分在同一段内，兼容性的微命令分在不同段内。性的微命令分在不同段内。应与数据通路结构相适应。应与数据通路结构相适应。每个小段中包含的信息位不能太多。每个小段中包含的信息位不能太多。一般一般每个小段还要留出一个状态每个小段还要留出一个状态，表示，表示本字段不发出任何微命令。因此当某字段的本字段不发出任何微命令。因此当某字段的长度为三位时，最多只能表示七个互斥的微长度为三位时，最多
36、只能表示七个互斥的微命令，通常用命令，通常用000表示不操作。表示不操作。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习微程序控制器的基本组成微程序控制器的基本组成 微程序控制器比组合逻辑控制器多微程序控制器比组合逻辑控制器多出以下几个部件：出以下几个部件：控制存储器（控制存储器（CM）微指令寄存器（微指令寄存器（IR）微地址形成部件微地址形成部件微地址寄存器（微地址寄存器（MAR）计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习微程序入口地址的形成微程序入口地址的
37、形成 由机器指令的操作码字段指出各段由机器指令的操作码字段指出各段微程序的入口地址（初始微地址）。微程序的入口地址（初始微地址）。后继微地址的形成后继微地址的形成 增量方式和断定方式。增量方式和断定方式。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第7章章三态门：三态门：“0”状态、状态、“1”状态、状态、浮空浮空状态（高阻态）状态（高阻态）总线分类总线分类总线的主要性能指标总线的主要性能指标 总线带宽总线带宽总线标准总线标准计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院
38、总复习总复习总线带宽定义为总线的最大数据传输总线带宽定义为总线的最大数据传输率，即每秒传输的字节数。总线的带率，即每秒传输的字节数。总线的带宽公式为：宽公式为：B=WF/N其中，其中，W为数据总线宽度，通常以字为数据总线宽度，通常以字节为单位；节为单位；F为总线的时钟频率；为总线的时钟频率；N为为完成一次数据传送所用的时钟周期数完成一次数据传送所用的时钟周期数。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理下列选项中，不属于计算机系统总下列选项中，不属于计算机系统总线标准的是线标准的是_。APCI BISACALUDPCIE北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院计算机组成原理计
39、算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第8章章磁表面存储原理磁表面存储原理 记录介质，磁头记录介质，磁头磁表面存储器的技术指标磁表面存储器的技术指标 记录密度，存储容量，平均存取记录密度，存储容量，平均存取时间，数据传送率时间，数据传送率数字磁记录方式数字磁记录方式 常用的磁记录方式（常用的磁记录方式（写电流波形）写电流波形）计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习硬盘的信息分布硬盘的信息分布圆柱面（磁道）、盘面、扇区。圆柱面（磁道）、盘面、扇区。磁盘地址：磁盘地
40、址：驱动器号、圆柱面（磁道）驱动器号、圆柱面（磁道）号、记录面（磁头）号、扇区号号、记录面（磁头）号、扇区号。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习非编码键盘的工作原理非编码键盘的工作原理打印机的文本（字符）模式和图形打印机的文本（字符）模式和图形模式模式点阵式字符打印机工作原理点阵式字符打印机工作原理显示器的字符方式和图形方式显示器的字符方式和图形方式字符显示器工作原理字符显示器工作原理 计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习 硬拷贝输出设备和软
41、拷贝输出硬拷贝输出设备和软拷贝输出设备。设备。文本模式打印机：文本模式打印机：打印缓存区打印缓存区（ASCII码），字库（列点阵码）码），字库（列点阵码）。字 符 方 式 显 示 器：字 符 方 式 显 示 器：V R A M（ASCII码），字库（行点阵码）码），字库（行点阵码）。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习第第9章章输入输入/输出接口输出接口接口的基本组成接口的基本组成接口，端口接口，端口I/O编址方式编址方式独立编址，统一编址独立编址，统一编址中断的基本概念中断的基本概念程序中断与调用子程序指令的区别程序
42、中断与调用子程序指令的区别计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习中断的基本类型中断的基本类型CPU响应中断的条件响应中断的条件中断隐指令中断隐指令中断现场的保护和恢复中断现场的保护和恢复允许和禁止中断允许和禁止中断中断屏蔽中断屏蔽计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习DMA方式的特点方式的特点DMA接口（接口（DMA控制器）控制器）DMA传送方法传送方法DMA传送过程传送过程计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机
43、学院北京理工大学计算机学院总复习总复习输入输入/输出信息传送控制方式输出信息传送控制方式 程序查询方式程序查询方式 程序中断方式程序中断方式 直接存储器存取（直接存储器存取（DMA）方式）方式 I/O通道控制方式通道控制方式计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习CPU响应中断的条件响应中断的条件 (1)CPU接收到中断请求信号接收到中断请求信号 (2)CPU允许中断允许中断 (3)一条指令执行完毕一条指令执行完毕计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复
44、习 中断隐指令并不是指令系统中的中断隐指令并不是指令系统中的一条真正的指令，它一条真正的指令，它没有操作码没有操作码，所，所以中断隐指令是一种不允许、也不可以中断隐指令是一种不允许、也不可能为用户使用的特殊指令。能为用户使用的特殊指令。(1)保存断点保存断点 (2)暂不允许中断暂不允许中断 (3)引出中断服务程序引出中断服务程序计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习允许和禁止中断允许和禁止中断 允许中断还是禁止中断是用允许中断还是禁止中断是用CPU中的中断允许触发器控制的，当中断中的中断允许触发器控制的，当中断允许触发器
45、被置允许触发器被置“1”，则允许中断，则允许中断，当中断允许触发器被置当中断允许触发器被置“0”，则禁止，则禁止中断。中断。在中断服务程序的保护和恢复现在中断服务程序的保护和恢复现场之前，应关中断。场之前，应关中断。在保护或恢复完中断现场之后，在保护或恢复完中断现场之后，应开中断。应开中断。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习中断升级中断升级 中断升级实际上是一种中断升级实际上是一种动态改变动态改变中断的处理次序中断的处理次序。中断处理次序和中。中断处理次序和中断响应次序是两个不同的概念，中断断响应次序是两个不同的概念
46、，中断响应次序是由硬件排队电路决定的，响应次序是由硬件排队电路决定的，无法改变。但是，中断处理次序是可无法改变。但是，中断处理次序是可以由屏蔽码来改变的，故把屏蔽码看以由屏蔽码来改变的，故把屏蔽码看成软排队器。中断处理次序可以不同成软排队器。中断处理次序可以不同于中断响应次序。于中断响应次序。计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理某机有某机有4 4级中断级中断 A A、B B、C C、D D，其中断响应次序为，其中断响应次序为ABCDABCD，各级中断源对应的屏蔽码如下表所示，各级中断源对应的屏蔽码如下表所示（其中（其中“0”0”表示开放，表示开放，“1”1”表示屏蔽）。表示
47、屏蔽）。（1 1）请给出中断处理的次序。）请给出中断处理的次序。（2 2）若）若A A、D D同时请求中断，在中断服务程同时请求中断，在中断服务程序序A A的执行过程中，又出现了级中断请求，试的执行过程中，又出现了级中断请求，试画出整个中断处理过程的示意图。画出整个中断处理过程的示意图。（3 3）现需要优先为）现需要优先为C C设备服务，其他维持不变设备服务，其他维持不变，给出解决方案。，给出解决方案。北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院 屏蔽码屏蔽码服务程序服务程序设备设备ABCDA设备服务程序设备服务程序1010B设备服务程序设备服务程序1110C设备服务程序设备服务程序0010D
48、设备服务程序设备服务程序1111计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理（1 1）DBAC DBAC其中其中D D优先级最高优先级最高。（2 2）图略图略。要点：。要点：图图中能体现优先级高的中能体现优先级高的中断打断优先级低的中断打断优先级低的中断。中断。（3 3）北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院程序级别程序级别屏蔽码屏蔽码ABCDA1000B1100C1111D1101计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习DMA方式的特点方式的特点 在外设和主存之间开辟一条在外设和主存之间开辟一条“直接数
49、直接数据通道据通道”，不需要，不需要CPU 干预也不需要软件干预也不需要软件介入在两者之间进行的高速数据传送方式。介入在两者之间进行的高速数据传送方式。DMA接口（控制器）组成接口（控制器）组成主存地址计数器主存地址计数器传送长度计数器传送长度计数器数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器DMA请求触发器请求触发器控制控制/状态逻辑状态逻辑中断机构中断机构计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院总复习总复习DMA传送方法传送方法(1)CPU停止访问主存法停止访问主存法(2)存储器分时法存储器分时法(3)周期挪用法周期挪用法DMA传送过程传送过程(1)DMA预处理预处理(2)数据传送数据传送(3)DMA后处理后处理
