計(jì)算機(jī)組成原理(重點(diǎn))

1、第第1頁頁主講教師：主講教師： 陳宏陳宏課程序號：課程序號： 09213150921315電子信箱：電子信箱： 第第2頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 教材及參考數(shù)目教材及參考數(shù)目教材：教材： 陳智勇陳智勇. .計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理. . 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社. .參考數(shù)目：參考數(shù)目： 唐朔飛唐朔飛. .計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理. .高等教育出版社高等教育出版社 白中英白中英. .計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理. . 科學(xué)出版社科學(xué)出版社. . 王愛英王愛英. .計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu). .清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社. . 俸遠(yuǎn)禎俸遠(yuǎn)

2、禎. .計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理. .電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 李亞民李亞民. .計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu). .清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社. . 第第3頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論成績及考核方式成績及考核方式n考核方式：考核方式： 期末考試，筆試，閉卷，時(shí)間期末考試，筆試，閉卷，時(shí)間120120分鐘。分鐘。n成績構(gòu)成成績構(gòu)成： 期末成績占期末成績占70%70% 平時(shí)成績占平時(shí)成績占20%20% 實(shí)驗(yàn)成績占實(shí)驗(yàn)成績占10% 10% 第第4頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論課程性質(zhì)課程性質(zhì) 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程中所有

3、專業(yè)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程中所有專業(yè)的一門核心課程，從課程地位來說，它在先導(dǎo)課和后續(xù)課的一門核心課程，從課程地位來說，它在先導(dǎo)課和后續(xù)課之間起著承上啟下和繼往開來的作用。本課程屬于必修課之間起著承上啟下和繼往開來的作用。本課程屬于必修課和專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。和專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。 通過課程的教學(xué)使學(xué)生懂得數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本組成和通過課程的教學(xué)使學(xué)生懂得數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，能建立整機(jī)的概念，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)有關(guān)計(jì)工作原理，能建立整機(jī)的概念，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件的后續(xù)課程打下了良好基礎(chǔ)。該課程有較廣的適算機(jī)硬件的后續(xù)課程打下了良好基礎(chǔ)。該課程有較廣的適應(yīng)面，可培養(yǎng)學(xué)生在各類計(jì)算機(jī)上從事開發(fā)

4、和應(yīng)用的需要。應(yīng)面，可培養(yǎng)學(xué)生在各類計(jì)算機(jī)上從事開發(fā)和應(yīng)用的需要。第第5頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論課程學(xué)習(xí)要求課程學(xué)習(xí)要求n了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)的硬件和軟件組了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)的硬件和軟件組成、計(jì)算機(jī)的性能以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類方法和層次結(jié)構(gòu)等。成、計(jì)算機(jī)的性能以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類方法和層次結(jié)構(gòu)等。n掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的機(jī)器碼表示、定點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的機(jī)器碼表示、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的加減乘除運(yùn)算，以及運(yùn)算器的組成及設(shè)計(jì)方法。數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的加減乘除運(yùn)算，以及運(yùn)算器的組成及設(shè)計(jì)方法

5、。n掌握存儲器的組成與分類方法、存儲器的性能指標(biāo)、掌握存儲器的組成與分類方法、存儲器的性能指標(biāo)、RAM與與ROM存存儲器的工作原理、主存儲器的設(shè)計(jì)方法，了解虛擬存儲器和儲器的工作原理、主存儲器的設(shè)計(jì)方法，了解虛擬存儲器和Cache的組的組成及工作原理。成及工作原理。n掌握指令和數(shù)據(jù)的尋址方式、指令格式的分析與設(shè)計(jì)方法。掌握指令和數(shù)據(jù)的尋址方式、指令格式的分析與設(shè)計(jì)方法。n掌握掌握CPU的組成及功能、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)、流水的組成及功能、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)、流水CPU和和RISC CPU的的組成與性能分析。組成與性能分析。n掌握總線的基本概念、總線的控制方式，了解掌握總線的基本概念、總線的控制方式，了解

6、PCI總線的功能和特點(diǎn)。總線的功能和特點(diǎn)。n了解典型的輸入了解典型的輸入/輸出設(shè)備、輸出設(shè)備、I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式 第第6頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 n運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn) 掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路；驗(yàn)證算術(shù)邏輯運(yùn)算單元掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路；驗(yàn)證算術(shù)邏輯運(yùn)算單元74LS18174LS181的邏輯功能。的邏輯功能。n半導(dǎo)體存儲器原理實(shí)驗(yàn)半導(dǎo)體存儲器原理實(shí)驗(yàn) 掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲器掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲器SRAMSRAM的工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法。的工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法。n微程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)微程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 掌握時(shí)序產(chǎn)生

7、器、微程序控制器的組成及工作原理；掌握微程序的掌握時(shí)序產(chǎn)生器、微程序控制器的組成及工作原理；掌握微程序的編制、寫入和讀出驗(yàn)證的方法；理解用微程序解釋機(jī)器語言源程序的編制、寫入和讀出驗(yàn)證的方法；理解用微程序解釋機(jī)器語言源程序的工作原理。工作原理。n總線控制實(shí)驗(yàn)總線控制實(shí)驗(yàn) 理解總線的概念及其特性；掌握總線傳輸控制特性。理解總線的概念及其特性；掌握總線傳輸控制特性。n數(shù)據(jù)通路組成與故障分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通路組成與故障分析實(shí)驗(yàn) 熟悉計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路；掌握數(shù)字邏輯電路和總線連接中故障的一熟悉計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路；掌握數(shù)字邏輯電路和總線連接中故障的一般規(guī)律，以及排除故障的一般原則和方法；對出現(xiàn)的故障，要求學(xué)生般規(guī)

8、律，以及排除故障的一般原則和方法；對出現(xiàn)的故障，要求學(xué)生具有獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。具有獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。 第第7頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容n計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程 n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 n計(jì)算機(jī)的工作過程計(jì)算機(jī)的工作過程 n計(jì)算機(jī)性能計(jì)算機(jī)性能n計(jì)算機(jī)的分類和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的分類和應(yīng)用 第第8頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程第一臺電子計(jì)算機(jī)第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIACENIAC 1946 1946年美國賓西法尼亞大學(xué)研制成功電

9、子數(shù)字計(jì)算機(jī)年美國賓西法尼亞大學(xué)研制成功電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Computer )( Electronic Numerical Integrator And Computer )第一臺電子計(jì)算機(jī)（通用可編程序）第一臺電子計(jì)算機(jī)（通用可編程序）1880018800電子管，電子管，3030噸，占地噸，占地150150平方米，功耗平方米，功耗150kw150kw速度：速度：50005000次十進(jìn)制加法次十進(jìn)制加法/ /秒秒ENIACENIAC的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：十進(jìn)制表示，程序用插線開關(guān)實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制表示，程序用插線

10、開關(guān)實(shí)現(xiàn)為了改進(jìn)程序的輸入方式：為了改進(jìn)程序的輸入方式： 美國數(shù)學(xué)家美國數(shù)學(xué)家馮馮. .諾依曼諾依曼，提出二進(jìn)制表達(dá)方式和存儲程序控，提出二進(jìn)制表達(dá)方式和存儲程序控制計(jì)算機(jī)構(gòu)想。提出并描述一個(gè)計(jì)算機(jī)模型制計(jì)算機(jī)構(gòu)想。提出并描述一個(gè)計(jì)算機(jī)模型EDVACEDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic ComputerElectronic Discrete Variable Automatic Computer）EDVACEDVAC直到直到19521952年才調(diào)試成功年才調(diào)試成功第第9頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸

11、入設(shè)備 存儲器存儲器控制器控制器運(yùn)算器運(yùn)算器控制流控制流CS數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流DS計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果程序和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)具備的功能：具備的功能：(1)(1)輸入輸出功能輸入輸出功能 (2)(2)記憶功能記憶功能 (3)(3)計(jì)算功能計(jì)算功能 (4)(4)判斷功能判斷功能 (5)(5)自我控制功能自我控制功能 第第10頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)過程計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)過程19461946年開始的第一代電子管計(jì)算機(jī)年開始的第一代電子管計(jì)算機(jī):計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度一般為每秒幾千次至幾萬次計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度一般為每秒幾千次至幾萬次, ,體積龐大體積龐大, ,成本很高成本很高, ,可靠性較

12、低可靠性較低, ,在此期間在此期間, ,形成了計(jì)算機(jī)的基本體系形成了計(jì)算機(jī)的基本體系, ,確定了程序設(shè)計(jì)的基確定了程序設(shè)計(jì)的基本方法本方法, ,數(shù)據(jù)處理機(jī)開始得到應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理機(jī)開始得到應(yīng)用。 19581958年開始的第二代晶體管計(jì)算機(jī)年開始的第二代晶體管計(jì)算機(jī): : 運(yùn)算速度提高到幾萬次至幾十萬次運(yùn)算速度提高到幾萬次至幾十萬次, ,可靠性提高可靠性提高, ,體積縮小體積縮小, ,成本降成本降低，工業(yè)控制機(jī)開始得到應(yīng)用。低，工業(yè)控制機(jī)開始得到應(yīng)用。 19651965年開始的第三代中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)年開始的第三代中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī): :可靠性進(jìn)一步提高可靠性進(jìn)一步提高, ,體積進(jìn)一步縮小

13、體積進(jìn)一步縮小, ,成本進(jìn)一步下降成本進(jìn)一步下降, ,運(yùn)算速度運(yùn)算速度提高到幾十萬次至幾百萬次。在此期間提高到幾十萬次至幾百萬次。在此期間, ,形成機(jī)種多樣化形成機(jī)種多樣化, ,生產(chǎn)系列化生產(chǎn)系列化, ,使用系統(tǒng)化使用系統(tǒng)化, ,小型計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)。小型計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)。19721972年開始的第四代超大規(guī)模集成電路（年開始的第四代超大規(guī)模集成電路（VLSIVLSI）計(jì)算機(jī)）計(jì)算機(jī): : 可靠性更進(jìn)一步提高可靠性更進(jìn)一步提高, ,體積更進(jìn)一步縮小體積更進(jìn)一步縮小, ,成本更進(jìn)一步降低成本更進(jìn)一步降低, ,速度速度提高到每秒幾百萬次至幾千萬次。有機(jī)片大規(guī)模集成電路組成的微型提高到每秒幾百萬次至幾千

14、萬次。有機(jī)片大規(guī)模集成電路組成的微型機(jī)開始出現(xiàn)。機(jī)開始出現(xiàn)。 19911991年開始的第五代巨大規(guī)模集成電路年開始的第五代巨大規(guī)模集成電路(ULSI)(ULSI)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī): : 運(yùn)算速度提高到每秒幾億次至上百億次。由一片巨大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)開始出現(xiàn)。 第第11頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展n以以INTEL為例為例1971年，4004問世，主頻108KHz，晶體管2300個(gè)，10微米。1972年，8008問世，主頻200KHz，晶體管3500個(gè)。1978年，8086問世，主頻4.77MHz，晶體管29000個(gè)，3微米。1982年，年，推出8

15、0286，內(nèi)含13.4萬個(gè)晶體管，PC產(chǎn)業(yè)真正開始騰飛。1985年，386問世，主頻16MHz起，晶體管275000個(gè)，1微米。1989年，486問世，主頻25MHz起，晶體管1200000個(gè)，1微米。1993年，Pentium問世，主頻60MHz起，晶體管310萬個(gè)，0.8微米。2000年，Pentium 4問世，主頻1.3GHz起，晶體管4200萬個(gè)，0.18微米。2006年7月27日發(fā)布酷睿2，這是一個(gè)跨平臺的構(gòu)架體系，包括服務(wù)器版、桌面版、移動版三大領(lǐng)域。晶體管數(shù)量達(dá)到2.91 億個(gè) ，采用65nm制造工藝 。 第第12頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論2008年世界超級計(jì)

16、算機(jī)排名（年世界超級計(jì)算機(jī)排名（2008.11）第第13頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論2009年世界超級計(jì)算機(jī)排名（年世界超級計(jì)算機(jī)排名（2009.11）第第14頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論TOP500 國家及地區(qū)分布（部分）國家及地區(qū)分布（部分）第第15頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論TOP500設(shè)備制造商設(shè)備制造商 （2008）第第16頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論TOP500設(shè)備制造商設(shè)備制造商 （2009）第第17頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論2009前前500超級計(jì)算機(jī)選用處理器統(tǒng)計(jì)超級計(jì)算機(jī)選用處理器統(tǒng)

17、計(jì)第第18頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論20082008前前500500超級計(jì)算機(jī)選用超級計(jì)算機(jī)選用OSOS統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)第第19頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論20092009前前500500超級計(jì)算機(jī)選用超級計(jì)算機(jī)選用OSOS統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)第第20頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論第第21頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 1 1巨型化巨型化 巨型化是指具有高速度、大容量、高吞吐量的計(jì)算機(jī)。巨型化是指具有高速度、大容量、高吞吐量的計(jì)算機(jī)。 2 2微型化微型化 微型化是指采用巨大規(guī)模集成電路組成的體積小、價(jià)格低、微型化

18、是指采用巨大規(guī)模集成電路組成的體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)主要包括嵌入式計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)，嵌入式功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)主要包括嵌入式計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)已進(jìn)入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時(shí)也作為工業(yè)控計(jì)算機(jī)已進(jìn)入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時(shí)也作為工業(yè)控制過程的心臟，使儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)制過程的心臟，使儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)“智能化智能化”。 3 3網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成高速信息通道，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了計(jì)算計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成高速信息通道，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)概念。機(jī)概念。 4 4智能化智能化 智能化是指計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動，諸如感知、判斷、

19、智能化是指計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動，諸如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、問題求解和圖像識別等。智能化的發(fā)展將使各種知識庫及人工理解、學(xué)習(xí)、問題求解和圖像識別等。智能化的發(fā)展將使各種知識庫及人工智能技術(shù)得到進(jìn)一步普及，人們將用自然語言和機(jī)器對話。計(jì)算機(jī)將從數(shù)值智能技術(shù)得到進(jìn)一步普及，人們將用自然語言和機(jī)器對話。計(jì)算機(jī)將從數(shù)值計(jì)算為主過渡到知識推理為主，從而使計(jì)算機(jī)進(jìn)入知識處理階段。計(jì)算為主過渡到知識推理為主，從而使計(jì)算機(jī)進(jìn)入知識處理階段。 5 5多媒體化多媒體化 多媒體化是指計(jì)算機(jī)具有全數(shù)字式、全動態(tài)、全屏幕的播多媒體化是指計(jì)算機(jī)具有全數(shù)字式、全動態(tài)、全屏幕的播放、編輯和創(chuàng)作多媒體信息的功能，具備控制和

20、傳輸多媒體電子郵件、電視放、編輯和創(chuàng)作多媒體信息的功能，具備控制和傳輸多媒體電子郵件、電視會議等多種功能。會議等多種功能。第第22頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)解題過程計(jì)算機(jī)解題過程 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的解題過程通常是先由用戶用高級語言編現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的解題過程通常是先由用戶用高級語言編寫程序（稱作為源程序），然后將它和數(shù)據(jù)一起送入計(jì)算寫程序（稱作為源程序），然后將它和數(shù)據(jù)一起送入計(jì)算機(jī)內(nèi)，再由計(jì)算機(jī)將其翻譯成機(jī)器能識別的機(jī)器語言程序機(jī)內(nèi)，再由計(jì)算機(jī)將其翻譯成機(jī)器能識別的機(jī)器語言程序（稱作為目標(biāo)程序），機(jī)器自動運(yùn)行該機(jī)器語言程序，并（稱作

21、為目標(biāo)程序），機(jī)器自動運(yùn)行該機(jī)器語言程序，并將結(jié)果輸出。將結(jié)果輸出。 計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)用戶程序用戶程序（源程序）（源程序）結(jié)果結(jié)果計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)翻譯成機(jī)器翻譯成機(jī)器語言程序語言程序運(yùn)行運(yùn)行目標(biāo)程序目標(biāo)程序第第23頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論虛虛擬擬機(jī)機(jī)器器實(shí)實(shí)際際機(jī)機(jī)器器微指令由硬件直接執(zhí)行微指令由硬件直接執(zhí)行用微程序解釋機(jī)器指令用微程序解釋機(jī)器指令應(yīng)用語言程序經(jīng)應(yīng)用程序應(yīng)用語言程序經(jīng)應(yīng)用程序包翻譯成高級語言程序包包翻譯成高級語言程序包高級語言程序經(jīng)編譯高級語言程序經(jīng)編譯/解釋程解釋程序翻譯成匯編語言程序（或中序翻譯成匯編語言程序（或中間語言程序，或是機(jī)器語言語間語言程序，或是

22、機(jī)器語言語言）言）匯編語言程序經(jīng)匯編程序匯編語言程序經(jīng)匯編程序包翻譯成機(jī)器語言程序包翻譯成機(jī)器語言程序一般用機(jī)器語言程序解釋一般用機(jī)器語言程序解釋作業(yè)控制語句等作業(yè)控制語句等第第24頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論層次結(jié)構(gòu)劃分的好處層次結(jié)構(gòu)劃分的好處 n有利于理解軟件、硬件和固件在系統(tǒng)中的地位和作用。有利于理解軟件、硬件和固件在系統(tǒng)中的地位和作用。 從系統(tǒng)層次的劃分中，可以看出，微程序機(jī)器級（從系統(tǒng)層次的劃分中，可以看出，微程序機(jī)器級（M0M0）、傳統(tǒng)機(jī)）、傳統(tǒng)機(jī)器級（器級（M1M1）、操作系統(tǒng)機(jī)器級（）、操作系統(tǒng)機(jī)器級（M2M2）不是為應(yīng)用程序員解題設(shè)計(jì)的，）不是為應(yīng)用程序員解

23、題設(shè)計(jì)的，而是為運(yùn)行支持更高層次機(jī)器級程序所必須的編譯程序和解釋程序而而是為運(yùn)行支持更高層次機(jī)器級程序所必須的編譯程序和解釋程序而設(shè)計(jì)的，以便能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)新的虛擬機(jī)器級。設(shè)計(jì)的，以便能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)新的虛擬機(jī)器級。n有利于理解各種語言的實(shí)質(zhì)和實(shí)現(xiàn)途徑。有利于理解各種語言的實(shí)質(zhì)和實(shí)現(xiàn)途徑。 計(jì)算機(jī)各層次的語言總是通過低一級的語言翻譯來實(shí)現(xiàn)的，這就計(jì)算機(jī)各層次的語言總是通過低一級的語言翻譯來實(shí)現(xiàn)的，這就說明相鄰機(jī)器級之間的語義差別不能太大。說明相鄰機(jī)器級之間的語義差別不能太大。n有利于推動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展。有利于推動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展。例如，可以重新分配軟、硬件的例如，可以重新分配軟、硬件的比例

24、，為虛擬機(jī)器的各個(gè)層次提供更多更好的硬件支持，改變硬件及比例，為虛擬機(jī)器的各個(gè)層次提供更多更好的硬件支持，改變硬件及器件快速發(fā)展而軟件卻日益復(fù)雜、開銷過大的狀況?？梢杂糜布凸唐骷焖侔l(fā)展而軟件卻日益復(fù)雜、開銷過大的狀況?？梢杂糜布凸碳韺?shí)現(xiàn)高級語言和操作系統(tǒng)而形成高級語言機(jī)器和操作系統(tǒng)機(jī)器。件來實(shí)現(xiàn)高級語言和操作系統(tǒng)而形成高級語言機(jī)器和操作系統(tǒng)機(jī)器。n有利于理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義。有利于理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義。把計(jì)算機(jī)按功能劃分成多個(gè)不同把計(jì)算機(jī)按功能劃分成多個(gè)不同的層次結(jié)構(gòu)，從各個(gè)層次的功能劃分和實(shí)現(xiàn)去了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有助的層次結(jié)構(gòu)，從各個(gè)層次的功能劃分和實(shí)現(xiàn)去了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有助于

25、更深入的了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義。于更深入的了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義。 第第25頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)組成 n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這個(gè)詞是這個(gè)詞是Amdahl等人在等人在1964年介紹年介紹IBM360時(shí)提出時(shí)提出的。他們把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義為由程序設(shè)計(jì)者所看到的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的的。他們把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義為由程序設(shè)計(jì)者所看到的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。這實(shí)際上是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外特性，屬性，即概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。這實(shí)際上是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外特性，按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，不同程序設(shè)計(jì)者所看到的計(jì)算機(jī)具有不按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層

26、次結(jié)構(gòu)，不同程序設(shè)計(jì)者所看到的計(jì)算機(jī)具有不同的屬性。同的屬性。n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的主要內(nèi)容是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)中各級是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)中各級之間界面的定義及其上下的功能分配。通常所說的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，之間界面的定義及其上下的功能分配。通常所說的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要討論傳統(tǒng)機(jī)器級的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即從機(jī)器語言程序員的角度所看到主要討論傳統(tǒng)機(jī)器級的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即從機(jī)器語言程序員的角度所看到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 n計(jì)算機(jī)組成又稱計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成又稱計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。研究，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。研究的內(nèi)容主要包括機(jī)

27、器內(nèi)部的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。的內(nèi)容主要包括機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。它著眼于機(jī)器內(nèi)各事件的排序方式與控制機(jī)構(gòu)、各部件的功能以及各它著眼于機(jī)器內(nèi)各事件的排序方式與控制機(jī)構(gòu)、各部件的功能以及各部件間的聯(lián)系。部件間的聯(lián)系。n 計(jì)算機(jī)組成的設(shè)計(jì)是按所希望達(dá)到的性能價(jià)格比，最佳、最合理的計(jì)算機(jī)組成的設(shè)計(jì)是按所希望達(dá)到的性能價(jià)格比，最佳、最合理的把各種設(shè)備和部件組成計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)所確定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。把各種設(shè)備和部件組成計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)所確定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第第26頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)計(jì)

28、算機(jī)的硬件系統(tǒng) 存儲器存儲器運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器適配器適配器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線第第27頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)硬件組成計(jì)算機(jī)硬件組成1. 運(yùn)算器運(yùn)算器 通常由通常由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU，Arithmetic and Logic Unit）、）、通用寄存器通用寄存器和和狀態(tài)字寄存器狀態(tài)字寄存器組成組成 ，是，是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。第第28頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)硬件組成計(jì)算機(jī)硬件組成 2. 控制器控制器 控制器是全機(jī)的指揮中心，是發(fā)布命令的控制器是

29、全機(jī)的指揮中心，是發(fā)布命令的“決決策機(jī)構(gòu)策機(jī)構(gòu)”，完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。控制，完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作?？刂破鞯闹饕δ苁钱a(chǎn)生計(jì)算機(jī)的全部操作控制信號，對取指器的主要功能是產(chǎn)生計(jì)算機(jī)的全部操作控制信號，對取指令、分析指令和執(zhí)行指令的操作過程進(jìn)行控制。令、分析指令和執(zhí)行指令的操作過程進(jìn)行控制。 控制器由控制器由程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器(PC)、指令寄存器、指令寄存器(IR)、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成。生器和操作控制器組成。 第第29頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論第第30頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論P(yáng)entiu

30、m CPU第第31頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論P(yáng)entium IV CPU第第32頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)硬件組成計(jì)算機(jī)硬件組成 3. 存儲器存儲器 計(jì)算機(jī)為了完成存儲程序和存儲數(shù)據(jù)的功能，計(jì)算機(jī)為了完成存儲程序和存儲數(shù)據(jù)的功能，必須具備能存儲信息的存儲器?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)以存儲器作為必須具備能存儲信息的存儲器?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)以存儲器作為各種信息存儲和交流的中心，存儲器可與各種信息存儲和交流的中心，存儲器可與CPU、輸入、輸入/輸出輸出設(shè)備交換信息，起到存儲、緩沖和傳遞信息的作用。設(shè)備交換信息，起到存儲、緩沖和傳遞信息的作用。 第第33頁頁第一章第一章 計(jì)算

31、機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論例：例：32M 4bit SDRAM內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)第第34頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)硬件組成計(jì)算機(jī)硬件組成 4. 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸入設(shè)備的作用是將原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序送入計(jì)算機(jī)。輸入設(shè)備的作用是將原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序送入計(jì)算機(jī)。常見的輸入設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)字照相機(jī)、攝像頭、數(shù)常見的輸入設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)字照相機(jī)、攝像頭、數(shù)字化儀、話筒等。字化儀、話筒等。 5. 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 輸出設(shè)備的作用是將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為用戶或者設(shè)備所能識別或者輸出設(shè)備的作用是將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為用戶或者設(shè)備所能識別或者接收的信息

32、形式，如數(shù)字、字母、符號、文字、圖形、圖像、聲音等。接收的信息形式，如數(shù)字、字母、符號、文字、圖形、圖像、聲音等。常見的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、揚(yáng)聲器等。常見的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、揚(yáng)聲器等。 常見的磁盤、光盤、磁帶機(jī)等輔助存儲器也是重要的外部設(shè)備，常見的磁盤、光盤、磁帶機(jī)等輔助存儲器也是重要的外部設(shè)備，它既可以作為輸入設(shè)備，也可以作為輸出設(shè)備，此外，它還有存儲信它既可以作為輸入設(shè)備，也可以作為輸出設(shè)備，此外，它還有存儲信息的功能。它們與輸入息的功能。它們與輸入/輸出設(shè)備一樣，也要通過接口電路或適配器與輸出設(shè)備一樣，也要通過接口電路或適配器與主機(jī)相連。主機(jī)相連。 6.

33、 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架，是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架，是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助系統(tǒng)總線，計(jì)算機(jī)在傳送的公共通路。借助系統(tǒng)總線，計(jì)算機(jī)在CPU、存儲器、輸入設(shè)備、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)、控制輸出設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)、控制/狀態(tài)等信息的傳送操作。狀態(tài)等信息的傳送操作。第第35頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序診斷程序診斷程序各種標(biāo)準(zhǔn)程序庫各種標(biāo)準(zhǔn)程序庫。M

34、ISERPOFFICEOUTLOOK。第第36頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)硬件與軟件的邏輯等價(jià)性計(jì)算機(jī)硬件與軟件的邏輯等價(jià)性 ，同一邏輯功能既可以用軟，同一邏輯功能既可以用軟件也可以用硬件或固件實(shí)現(xiàn)。從原理上講，軟件實(shí)現(xiàn)的功能完全可件也可以用硬件或固件實(shí)現(xiàn)。從原理上講，軟件實(shí)現(xiàn)的功能完全可以用硬件或固件完成，同樣，硬件實(shí)現(xiàn)的邏輯功能也可以由軟件的以用硬件或固件完成，同樣，硬件實(shí)現(xiàn)的邏輯功能也可以由軟件的模擬來完成，只是性能、價(jià)格以及實(shí)現(xiàn)的難易程度不同而已。模擬來完成，只是性能、價(jià)格以及實(shí)現(xiàn)的難易程度不同而已。 軟、硬件的功能分配比例可以在很寬的范圍內(nèi)變化，這種變化軟、硬

35、件的功能分配比例可以在很寬的范圍內(nèi)變化，這種變化是動態(tài)的，軟硬功能分配的比例隨不同時(shí)期以及同一時(shí)期的不同機(jī)是動態(tài)的，軟硬功能分配的比例隨不同時(shí)期以及同一時(shí)期的不同機(jī)器的變化而變化。由于軟、硬件是緊密相關(guān)的，軟硬界面常常是模器的變化而變化。由于軟、硬件是緊密相關(guān)的，軟硬界面常常是模糊不清的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)上，有時(shí)候很難分清哪些功能糊不清的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)上，有時(shí)候很難分清哪些功能是由硬件完成的，哪些功能是由軟件完成的。在滿足應(yīng)用的前提下，是由硬件完成的，哪些功能是由軟件完成的。在滿足應(yīng)用的前提下，軟硬功能分配比例的確定，主要是看能否充分利用硬件、器件技術(shù)軟硬功能分配比例的確定，主

36、要是看能否充分利用硬件、器件技術(shù)的現(xiàn)狀和進(jìn)展，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)達(dá)到較高的性能價(jià)格比。的現(xiàn)狀和進(jìn)展，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)達(dá)到較高的性能價(jià)格比。 從目前軟硬件技術(shù)的發(fā)展速度及實(shí)現(xiàn)成本上看，隨著器件技術(shù)從目前軟硬件技術(shù)的發(fā)展速度及實(shí)現(xiàn)成本上看，隨著器件技術(shù)的高速發(fā)展，特別是半導(dǎo)體集成技術(shù)的高速發(fā)展，以前由軟件來實(shí)的高速發(fā)展，特別是半導(dǎo)體集成技術(shù)的高速發(fā)展，以前由軟件來實(shí)現(xiàn)的功能，越來越多的由硬件或固件來實(shí)現(xiàn)，總的來說，軟件硬化現(xiàn)的功能，越來越多的由硬件或固件來實(shí)現(xiàn)，總的來說，軟件硬化是目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。是目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。第第37頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.4 計(jì)算

37、機(jī)的工作過程計(jì)算機(jī)的工作過程使用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)簡單的例子使用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)簡單的例子 【例】【例】 用計(jì)算機(jī)求解用計(jì)算機(jī)求解z=x+y，其中，其中x和和y為已知數(shù)。為已知數(shù)。 為：為： 將將x的值從主存單元取出，存入某一個(gè)寄存器；的值從主存單元取出，存入某一個(gè)寄存器； 將將y的值從主存單元取出，存入另一個(gè)寄存器；的值從主存單元取出，存入另一個(gè)寄存器； 將將x和和y的值相加，運(yùn)算結(jié)果存入寄存器；的值相加，運(yùn)算結(jié)果存入寄存器； 將結(jié)果從寄存器取出，存入主存單元將結(jié)果從寄存器取出，存入主存單元z中。中。 將上述解題步驟按照計(jì)算機(jī)的指令格式和指令系統(tǒng)編將上述解題步驟按照計(jì)算機(jī)的指令格式和指令系統(tǒng)編寫成

38、對應(yīng)的機(jī)器指令，就完成了程序的編寫。寫成對應(yīng)的機(jī)器指令，就完成了程序的編寫。 第第38頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論簡單計(jì)算機(jī)的組成框圖簡單計(jì)算機(jī)的組成框圖 第第39頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算計(jì)算z=x+y的機(jī)器語言程序的機(jī)器語言程序 第第40頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)工作的具體過程計(jì)算機(jī)工作的具體過程n 啟動機(jī)器后，操作控制器發(fā)出控制信號將程序計(jì)數(shù)器啟動機(jī)器后，操作控制器發(fā)出控制信號將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容的內(nèi)容（這里設(shè)置的初值為（這里設(shè)置的初值為0）送至地址寄存器）送至地址寄存器AR，然后啟動對主存的讀操，然后啟動對主存的讀操

39、作，從主存的作，從主存的0地址中讀出一條指令，并將指令代碼地址中讀出一條指令，并將指令代碼“1110”（十六進(jìn)（十六進(jìn)制）送入指令寄存器制）送入指令寄存器IR，同時(shí)，同時(shí)PC加加1，形成下一條指令在主存中的地，形成下一條指令在主存中的地址。從而完成了第一條指令的取指操作過程。址。從而完成了第一條指令的取指操作過程。n 通過指令譯碼器對指令寄存器通過指令譯碼器對指令寄存器IR中的操作碼中的操作碼“1”（十六進(jìn)制）進(jìn)（十六進(jìn)制）進(jìn)行分析，識別出該指令的功能為取數(shù)指令，于是操作控制器發(fā)出操作行分析，識別出該指令的功能為取數(shù)指令，于是操作控制器發(fā)出操作控制信號，將指令寄存器控制信號，將指令寄存器IR中

40、的地址碼部分中的地址碼部分“10”（十六進(jìn)制）送入（十六進(jìn)制）送入地址寄存器地址寄存器AR，然后啟動對主存的讀操作，從主存的，然后啟動對主存的讀操作，從主存的10（十六進(jìn)制）（十六進(jìn)制）地址中讀出地址中讀出x的內(nèi)容的內(nèi)容0002送入通用寄存器送入通用寄存器R1。從而完成了第一條指令。從而完成了第一條指令的分析過程和執(zhí)行過程。的分析過程和執(zhí)行過程。n 重復(fù)重復(fù)、的操作過程，由于的操作過程，由于PC的值在每次取指操作完成時(shí)都的值在每次取指操作完成時(shí)都進(jìn)行了加進(jìn)行了加1操作，因此計(jì)算機(jī)會自動地、順序地逐條取出指令、分析操作，因此計(jì)算機(jī)會自動地、順序地逐條取出指令、分析指令和執(zhí)行指令，直到執(zhí)行完停機(jī)指

41、令后，機(jī)器便自動停機(jī)。指令和執(zhí)行指令，直到執(zhí)行完停機(jī)指令后，機(jī)器便自動停機(jī)。第第41頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.5 計(jì)算機(jī)性能計(jì)算機(jī)性能計(jì)算機(jī)性能的衡量尺度計(jì)算機(jī)性能的衡量尺度 1. 1. 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間是指從用戶向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)請求后，到系統(tǒng)對該響應(yīng)時(shí)間是指從用戶向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)請求后，到系統(tǒng)對該請求做出響應(yīng)并獲得它所需要的結(jié)果所花的等待時(shí)間。請求做出響應(yīng)并獲得它所需要的結(jié)果所花的等待時(shí)間。 2. 2. 吞吐率吞吐率 吞吐率是指系統(tǒng)響應(yīng)用戶請求的速率。吞吐率是指系統(tǒng)響應(yīng)用戶請求的速率。 3. 3. 可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性 如果一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能加以擴(kuò)展以滿足

42、不斷增長的對性能和功能如果一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能加以擴(kuò)展以滿足不斷增長的對性能和功能的要求，或是能夠縮減資源以降低成本，則稱此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有可擴(kuò)的要求，或是能夠縮減資源以降低成本，則稱此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。展性。 4. 4. 可編程性、可靠性和可用性可編程性、可靠性和可用性 可編程性主要是指程序設(shè)計(jì)的方便性?？煽啃允侵敢粋€(gè)計(jì)算機(jī)系可編程性主要是指程序設(shè)計(jì)的方便性?？煽啃允侵敢粋€(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能無故障運(yùn)行的可靠程度（指無故障運(yùn)行的工作時(shí)間）?？捎眯允墙y(tǒng)能無故障運(yùn)行的可靠程度（指無故障運(yùn)行的工作時(shí)間）?？捎眯允侵敢粋€(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可正常使用時(shí)間所占的百分比。指一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可正常使用時(shí)間所占的百分比。 5.

43、 5. 兼容性兼容性 6. 6. 性能價(jià)格比性能價(jià)格比第第42頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論反映計(jì)算機(jī)性能的參數(shù)反映計(jì)算機(jī)性能的參數(shù) 1. 1. 主頻主頻 通常所說的主頻指的是通常所說的主頻指的是CPUCPU時(shí)鐘頻率，單位通常為時(shí)鐘頻率，單位通常為MHzMHz（1M=101M=106 6）、）、GHzGHz（1G=101G=109 9）。）。 2. 2. 機(jī)器字長機(jī)器字長 機(jī)器字長是指運(yùn)算器一次能運(yùn)算的二進(jìn)制數(shù)的最多位數(shù)，它與機(jī)器字長是指運(yùn)算器一次能運(yùn)算的二進(jìn)制數(shù)的最多位數(shù)，它與CPUCPU內(nèi)內(nèi)通用寄存器的位數(shù)、通用寄存器的位數(shù)、CPUCPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的寬度有關(guān)。內(nèi)部數(shù)據(jù)總線

44、的寬度有關(guān)。 3. 3. 數(shù)據(jù)通路寬度數(shù)據(jù)通路寬度 數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送的數(shù)據(jù)的位數(shù)。數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送的數(shù)據(jù)的位數(shù)。 4. 4. 運(yùn)算速度運(yùn)算速度 通常采用單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行指令的平均條數(shù)來衡量，單位為通常采用單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行指令的平均條數(shù)來衡量，單位為MIPSMIPS，即，即每秒執(zhí)行百萬條指令。也可用平均一條指令執(zhí)行所花的時(shí)鐘周期數(shù)來每秒執(zhí)行百萬條指令。也可用平均一條指令執(zhí)行所花的時(shí)鐘周期數(shù)來衡量，單位為衡量，單位為CPICPI。 5. 5. 存儲容量存儲容量 存儲容量是指一個(gè)存儲器中可以容納的存儲單元總數(shù)。存儲容量越存儲容量是指一個(gè)存儲器中可以容納的存

45、儲單元總數(shù)。存儲容量越大，所能存儲的信息就越多。大，所能存儲的信息就越多。 第第43頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論性能因子性能因子CPI cNCNCPUf/CPIITCPIITNI程序中指令總數(shù)時(shí)鐘周期數(shù)執(zhí)行整個(gè)程序所需 CPUCPI 設(shè)設(shè)CPU時(shí)鐘周期為，時(shí)鐘周期為，CPU時(shí)鐘周期的倒數(shù)則是時(shí)鐘周期的倒數(shù)則是CPU的的時(shí)鐘頻率。一個(gè)程序在時(shí)鐘頻率。一個(gè)程序在CPU上運(yùn)行所需的時(shí)間可以用下述上運(yùn)行所需的時(shí)間可以用下述公式表示公式表示 ： IN表示要執(zhí)行程序中的指令總數(shù)（這里指動態(tài)執(zhí)行指表示要執(zhí)行程序中的指令總數(shù)（這里指動態(tài)執(zhí)行指令數(shù)），令數(shù)），CPI（Clock Cycles

46、Per Instruction）表示執(zhí)行）表示執(zhí)行每條指令所需的平均時(shí)鐘周期數(shù)。由此公式可見，程序運(yùn)每條指令所需的平均時(shí)鐘周期數(shù)。由此公式可見，程序運(yùn)行的時(shí)間取決于三個(gè)特征：行的時(shí)間取決于三個(gè)特征：CPU時(shí)鐘周期，每條指令所需時(shí)鐘周期，每條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)以及程序中總的指令數(shù)。的時(shí)鐘周期數(shù)以及程序中總的指令數(shù)。 由由CPI的含義可得到如下表達(dá)式：的含義可得到如下表達(dá)式： 第第44頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論性能因子性能因子CPI NniiII1iCPICPI)CPI(CPI1iNiniII 在程序執(zhí)行過程中，要用到不同類型的指令，令在程序執(zhí)行過程中，要用到不同類型的指令，

47、令I(lǐng)i表示表示第第i類指令在程序中的執(zhí)行次數(shù)，類指令在程序中的執(zhí)行次數(shù)，CPIi表示執(zhí)行一條第表示執(zhí)行一條第i類指類指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)，令所需的時(shí)鐘周期數(shù)，n為程序中所有的指令種類數(shù)。則有：為程序中所有的指令種類數(shù)。則有： 因?yàn)橐驗(yàn)镮NIN是個(gè)常數(shù)，上式可以改寫為是個(gè)常數(shù)，上式可以改寫為 ：第第45頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo)計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo) MIPS(Million Instructions Per Second，每秒百萬條指令，每秒百萬條指令) 這是一個(gè)用來描述計(jì)算機(jī)性能的尺度。對于一個(gè)給定這是一個(gè)用來描述計(jì)算機(jī)性能的尺度。對于一個(gè)給定的程序，的程序

48、，MIPSMIPS定義為：定義為： 66610CPI10CPI10MIPSCCNNENfTIITI 由上式可得程序的執(zhí)行時(shí)間由上式可得程序的執(zhí)行時(shí)間TE的表達(dá)式為：的表達(dá)式為： 610MIPSNEIT第第46頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo)計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo) 【例】【例】 已知已知Pentium 450處理機(jī)在運(yùn)行某一測試程序處理機(jī)在運(yùn)行某一測試程序時(shí)所獲得的性能為時(shí)所獲得的性能為0.5CPI，試計(jì)算，試計(jì)算Pentium 450處理機(jī)處理機(jī)在運(yùn)行該程序時(shí)所獲得的在運(yùn)行該程序時(shí)所獲得的MIPS速率。速率?！窘狻俊窘狻浚河捎冢河捎赑entium 450處理機(jī)處理機(jī)

49、=450MHz，因此，由，因此，由公式可求出：公式可求出：MIPS900105 . 01045010CPIfMIPS666C 450 PentiumII即即Pentium 450處理機(jī)在運(yùn)行該程序時(shí)所獲得的處理機(jī)在運(yùn)行該程序時(shí)所獲得的MIPS速速率為率為900MIPS。 第第47頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo)計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo) MFLOPS(Million Floating point Operations Per Second，每秒百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算，每秒百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算) 可用如下公式表示可用如下公式表示： 6EFN10TIMFLOPS其中，其中，IFN表示程序

50、中的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。表示程序中的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。 由于由于MFLOPS取決于機(jī)器和程序兩個(gè)方面，因此取決于機(jī)器和程序兩個(gè)方面，因此MFLOPS只能用來衡量機(jī)器浮點(diǎn)操作的性能，而不能體現(xiàn)只能用來衡量機(jī)器浮點(diǎn)操作的性能，而不能體現(xiàn)機(jī)器的整體性能。機(jī)器的整體性能。 第第48頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論【例】【例】 用一臺用一臺40MHz處理機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測試程序，程序所含的混合指處理機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測試程序，程序所含的混合指令數(shù)和每類指令的令數(shù)和每類指令的CPI如表所示，求有效如表所示，求有效CPI、MIPS速率和程序的執(zhí)速率和程序的執(zhí)行時(shí)間。行時(shí)間。 【解】【解】：總指令數(shù)為：總指令數(shù)為： 4

51、5000+32000+15000+8000=100000條條 各類指令所占的比例分別是：整數(shù)運(yùn)算為各類指令所占的比例分別是：整數(shù)運(yùn)算為45%，數(shù)據(jù)傳送為，數(shù)據(jù)傳送為32%，浮點(diǎn)操作為浮點(diǎn)操作為15%，控制傳送為，控制傳送為8%。 有效有效CPI、MIPS速率和程序的執(zhí)行時(shí)間分別計(jì)算如下：速率和程序的執(zhí)行時(shí)間分別計(jì)算如下： (1)有效有效CPI為為 10.45+20.32+20.15+20.08=1.55CPI (2)MIPS速率為速率為 40106/(1.55106)25.8MIPS (3)程序的執(zhí)行時(shí)間為程序的執(zhí)行時(shí)間為 1000001.55/(40106)=0.003875s第第49頁頁第

52、一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.6 計(jì)算機(jī)的分類和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的分類和應(yīng)用 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類 1. 1. 按信息的形式及處理方式分類按信息的形式及處理方式分類 電子計(jì)算機(jī)按信息的形式及處理方式的不同，可分為電子數(shù)字計(jì)電子計(jì)算機(jī)按信息的形式及處理方式的不同，可分為電子數(shù)字計(jì)算機(jī)、電子模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)。算機(jī)、電子模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)。 2. 2. 按計(jì)算機(jī)的用途分類按計(jì)算機(jī)的用途分類 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)按用途的不同，可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)按用途的不同，可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。 3. 3. 按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類 計(jì)算機(jī)

53、按規(guī)模的不同，可分為嵌入式計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、工作計(jì)算機(jī)按規(guī)模的不同，可分為嵌入式計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、工作站、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和超級計(jì)算機(jī)六類。站、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和超級計(jì)算機(jī)六類。 4. 4. 按計(jì)算機(jī)的使用方式分類按計(jì)算機(jī)的使用方式分類 計(jì)算機(jī)按使用方式的不同，可分為嵌入式計(jì)算機(jī)、桌面計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)按使用方式的不同，可分為嵌入式計(jì)算機(jī)、桌面計(jì)算機(jī)和服務(wù)器，這是目前廣泛使用的分類方法。服務(wù)器，這是目前廣泛使用的分類方法。 5. 5. 按計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)分類按計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)分類 計(jì)算機(jī)按結(jié)構(gòu)的不同，可分為馮計(jì)算機(jī)按結(jié)構(gòu)的不同，可分為馮諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)和非諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)和非馮馮諾依曼

54、結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。 第第50頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1. 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算 2. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 3. 計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制 4. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 5. 人工智能人工智能(或智能模擬或智能模擬) 6. 嵌入式應(yīng)用嵌入式應(yīng)用 7. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 8. 多媒體技術(shù)多媒體技術(shù) 第第51頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 習(xí)題習(xí)題1 1 P28 13 P28 13作作 業(yè)業(yè)第第52頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù) 可以寫成可以寫成 10E 計(jì)算機(jī)中

55、一個(gè)任意進(jìn)制數(shù)計(jì)算機(jī)中一個(gè)任意進(jìn)制數(shù) 可以寫成可以寫成 e m m ：尾數(shù)尾數(shù)，是一個(gè)純小數(shù)。，是一個(gè)純小數(shù)。 e ：浮點(diǎn)的：浮點(diǎn)的指數(shù)指數(shù), 是一個(gè)整數(shù)。是一個(gè)整數(shù)。 R ：基數(shù)基數(shù)，對于二進(jìn)計(jì)數(shù)值的機(jī)器是一個(gè)常數(shù)，一般規(guī)定，對于二進(jìn)計(jì)數(shù)值的機(jī)器是一個(gè)常數(shù)，一般規(guī)定 為為2，8或或16。 浮點(diǎn)數(shù)的表示方法浮點(diǎn)數(shù)的表示方法一個(gè)數(shù)的表示：一個(gè)數(shù)的表示： 91028 = 0.9 10-27 21033 = 0.2 1034 =10E （十進(jìn)制表示）（十進(jìn)制表示）第第53頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 尾數(shù)尾數(shù)：用：用定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)小數(shù)表示，給出有效數(shù)字的位數(shù)，決定表示，給出有效數(shù)字的

56、位數(shù)，決定了浮點(diǎn)數(shù)的了浮點(diǎn)數(shù)的表示精度表示精度； 階碼階碼：用：用定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)形式表示，指明小數(shù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中的形式表示，指明小數(shù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中的位置，決定了浮點(diǎn)數(shù)的位置，決定了浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍表示范圍。 Es E1 E2 Em Ms M1 M2 Mn階符階符 階碼階碼 數(shù)符數(shù)符 尾數(shù)尾數(shù)一個(gè)機(jī)器浮點(diǎn)數(shù)由一個(gè)機(jī)器浮點(diǎn)數(shù)由階碼階碼和和尾數(shù)尾數(shù)及其及其符號位符號位組成：組成：第第54頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論S尾數(shù)符號，尾數(shù)符號，0正正1負(fù)；負(fù)；M尾數(shù)尾數(shù), 純小數(shù)表示純小數(shù)表示, 小數(shù)點(diǎn)放在尾數(shù)域的最前面。小數(shù)點(diǎn)放在尾數(shù)域的最前面。 一般采用原碼或補(bǔ)碼表示。一般采用原碼或補(bǔ)碼表示

57、。 E階碼，采用階碼，采用“移碼移碼”表示表示; 階符采用隱含方式，即采用階符采用隱含方式，即采用“移碼移碼”方法來表示正負(fù)指數(shù)。方法來表示正負(fù)指數(shù)。 按照按照 IEEE754 IEEE754 的標(biāo)準(zhǔn)，的標(biāo)準(zhǔn)，3232位浮點(diǎn)數(shù)和位浮點(diǎn)數(shù)和6464位浮點(diǎn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)格式為位浮點(diǎn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)格式為 ： S E M31 30 23 22 032位位 S E M63 62 52 51 064位位浮點(diǎn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)格式浮點(diǎn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)格式 為便于軟件移植，使用為便于軟件移植，使用 IEEE IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)（電氣和電子工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)IEEE754 IEEE754 標(biāo)準(zhǔn)：尾數(shù)用原碼；階碼用移碼；基為標(biāo)

58、準(zhǔn)：尾數(shù)用原碼；階碼用移碼；基為2 2。 第第55頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化表示浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化表示 浮點(diǎn)數(shù)是數(shù)學(xué)中實(shí)數(shù)的子集合，由一個(gè)純小數(shù)乘上一個(gè)指數(shù)值來組浮點(diǎn)數(shù)是數(shù)學(xué)中實(shí)數(shù)的子集合，由一個(gè)純小數(shù)乘上一個(gè)指數(shù)值來組成。一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)有不同的表示：成。一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)有不同的表示： 0.5； 0.05 101 ； 0.005 102 ； 50 10-2 為提高數(shù)據(jù)的表示精度，需做為提高數(shù)據(jù)的表示精度，需做規(guī)格化處理規(guī)格化處理。規(guī)格化目的：規(guī)格化目的：l 為了提高數(shù)據(jù)的為了提高數(shù)據(jù)的表示精度；表示精度；l 為了數(shù)據(jù)表示的為了數(shù)據(jù)表示的唯一性。唯一性。尾數(shù)為尾數(shù)為R進(jìn)制的規(guī)

59、格化：進(jìn)制的規(guī)格化： 絕對值大于或等于絕對值大于或等于1/R二進(jìn)制原碼二進(jìn)制原碼的規(guī)格化數(shù)的形式：的規(guī)格化數(shù)的形式： 正數(shù)正數(shù) 0.1xxxxxx負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) 1.1xxxxxx補(bǔ)碼補(bǔ)碼尾數(shù)的規(guī)格化的形式：尾數(shù)的規(guī)格化的形式：尾數(shù)的最高位與符號位相反尾數(shù)的最高位與符號位相反正數(shù)正數(shù) 0.1xxxxxx負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) 1.0 xxxxxx第第56頁頁第一章第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 把不滿足這一表示要求的尾數(shù)，變成滿足這一要求的尾數(shù)的操作過程，把不滿足這一表示要求的尾數(shù)，變成滿足這一要求的尾數(shù)的操作過程，叫作浮點(diǎn)數(shù)的叫作浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化處理規(guī)格化處理，通過，通過尾數(shù)移位和修改階碼實(shí)現(xiàn)尾數(shù)移位和修改

60、階碼實(shí)現(xiàn)。 在計(jì)算機(jī)內(nèi)，其純小數(shù)部分被稱為浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)，對非在計(jì)算機(jī)內(nèi)，其純小數(shù)部分被稱為浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)，對非 0 0 值的浮點(diǎn)數(shù)，值的浮點(diǎn)數(shù)，要求尾數(shù)的絕對值要求尾數(shù)的絕對值必須必須 = 1/2= 1/2，即尾數(shù)域的最高有效位應(yīng)為，即尾數(shù)域的最高有效位應(yīng)為1,1,稱滿足這稱滿足這種表示要求的浮點(diǎn)數(shù)為種表示要求的浮點(diǎn)數(shù)為規(guī)格化表示規(guī)格化表示。 例如例如 0.0.1 1000101010000101010規(guī)格化處理規(guī)格化處理： 既然非既然非 0 0 值浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)數(shù)值最高位必定為值浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)數(shù)值最高位必定為 1 1，則在保存浮點(diǎn)數(shù)，則在保存浮點(diǎn)數(shù)到內(nèi)存前，通過尾數(shù)左移到內(nèi)存前，通過尾數(shù)左移, ,