計(jì)算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)提綱

第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論馮。諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)P3CPI以及與執(zhí)行時(shí)間的關(guān)系P17CPI：執(zhí)行一條指令所需的平均時(shí)鐘周期數(shù)；MIPS：每秒百萬(wàn)指令數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的指令數(shù)；第2/3章運(yùn)算方法和運(yùn)算器補(bǔ)碼的特點(diǎn)：P34例2.14IEEE754浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)P41C語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)類(lèi)型P37掌握定點(diǎn)數(shù)的補(bǔ)碼加減法和溢出判斷P86、87；運(yùn)算器ALU的功能：邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算3補(bǔ)碼特點(diǎn)0有唯一的表示法數(shù)據(jù)表示范圍定點(diǎn)小數(shù)：-1≤X<1定點(diǎn)整數(shù):-2n≤X<2n

（若n=3，則-8≤X<8）加減運(yùn)算規(guī)則[X±Y]補(bǔ)＝[X]補(bǔ)±[Y]補(bǔ)

(mod2)只要結(jié)果不溢出，可將補(bǔ)碼符號(hào)位與數(shù)值位一起參與運(yùn)算。4例2：x＝＋1101，ｙ＝＋0110，求ｘ－ｙ。判斷是否溢出，并給出相應(yīng)的Z（零標(biāo)志）、V（溢出標(biāo)志）和C（進(jìn)位標(biāo)志）。解:[ｘ]補(bǔ)＝01101，[ｙ]補(bǔ)＝00110，[－ｙ]補(bǔ)＝11010[ｘ－ｙ]補(bǔ)＝[ｘ]補(bǔ)＋[－ｙ]補(bǔ)＝01101＋11010

＝100111

＝00111

∴ｘ－ｙ＝＋011101101＋)11010100111Cn=Cn-1=1；V=1⊕1=0，即結(jié)果無(wú)溢出。Z=0,V=0,C=1第4章內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展方法P143/P73（白）Cache-主存地址映射方法，組相聯(lián)映射P157分段式存儲(chǔ)器的特點(diǎn)P181、18203二月202467.主存與cache的地址映射地址映射的方式全相聯(lián)映射、直接映射、組相聯(lián)映射7主存中的任意字塊可調(diào)進(jìn)cache的任一行中；1、全相聯(lián)映射主存塊地址塊內(nèi)地址s位w位在主存塊寫(xiě)入Cache時(shí)，同時(shí)將塊地址存于cache行的標(biāo)記部分中；特點(diǎn)：沖突概率小，Cache的利用高。比較器難實(shí)現(xiàn)，需要一個(gè)訪問(wèn)速度很快代價(jià)高的相聯(lián)存儲(chǔ)器。適用于小容量的Cache00162103564785906171301561277位標(biāo)記位2位塊內(nèi)地址行號(hào)標(biāo)記tagCAM主存塊號(hào)主存地址格式：92、直接映射主存中的每一塊數(shù)據(jù)只能調(diào)入Cache的特定行中；設(shè)Cache有m行，主存塊號(hào)

j=t*m+i,只能調(diào)入cache的第i行中。只需記錄商t就可定位主存塊號(hào)j。主存標(biāo)記tCache行號(hào)i塊內(nèi)地址s位w位s-r位r位特點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單,成本低。如果塊號(hào)相距m整數(shù)倍的兩個(gè)塊存于同一cache，會(huì)發(fā)生沖突。可能需要頻繁置換數(shù)據(jù)。適合大容量Cache00(0)10(0)21(10)3456715(127)0110181274位標(biāo)記位3位行號(hào)2位塊內(nèi)地址行號(hào)標(biāo)記tagCAM主存塊號(hào)主存地址格式：11組相聯(lián)映射是直接映射和全相聯(lián)映射的一種折中方案。將Cache中的行等分為若干組，主存中的每一塊只能映射到Cache的特定組中，但是可調(diào)入到該組的任一行中；組間為直接映射，組內(nèi)為全相聯(lián)映射。Cache一組包含v行，稱為v路組相聯(lián)映射。3、組相聯(lián)映射12組數(shù)主存地址格式特點(diǎn)：靈活性：比直接映射靈活（主存可映射到組內(nèi)任一塊）；快速性：比全相聯(lián)比較次數(shù)少，只需組內(nèi)全部比較；主存標(biāo)記Cache組號(hào)塊內(nèi)地址s-r位r位w位s位0110181274位標(biāo)記位3位組號(hào)2位塊內(nèi)地址組號(hào)標(biāo)記tagCAM主存塊號(hào)主存地址格式：001121(10)2(18)3456715(127)第5章指令系統(tǒng)指令格式、操作碼的擴(kuò)展P201，例5.1指令的格式、助記符、機(jī)器碼的關(guān)系PC的位數(shù)和什么相同RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)P204/P121(白中英)15指令的一般格式指令字（簡(jiǎn)稱指令）表示一條指令的機(jī)器字。指令格式指令字用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式，由操作碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段：表征指令的操作特性與功能；地址碼字段：通常指定參與操作的操作數(shù)的地址。操作碼字段OP地址碼字段A160000A1A2A3......1110A1A2A3

11110000A1A2......11111110A1A2

111111110000A1......111111111110A111111111

11110000......11111111

1111

111115條三地址指令15條二地址指令15條一地址指令16條零地址指令此指令系統(tǒng)共具有61條指令4位操作碼8位操作碼12位操作碼16位操作碼操作碼擴(kuò)展舉例第6/7章中央處理機(jī)PSWR程序狀態(tài)字寄存器指令和微指令的關(guān)系CPU控制器的兩種類(lèi)型和特點(diǎn)流水段時(shí)間的設(shè)置P288流水線的冒險(xiǎn)以及數(shù)據(jù)冒險(xiǎn)的分析P296非常簡(jiǎn)單CPU的設(shè)計(jì)(卡帕里第六章習(xí)題1、2)微指令的格式和控制存儲(chǔ)器的容量18機(jī)器指令與微指令的關(guān)系一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序，一個(gè)微程序由若干條微指令序列組成的；從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)看，前者與內(nèi)存有關(guān)，后者與控制存儲(chǔ)器有關(guān)。19順序控制部分的P1、P2為判別測(cè)試標(biāo)志；若為00，則順序?qū)ぶ肺⒅噶?；若?1、10，則跳躍尋址微指令。直接地址20~23位順序?qū)ぶ窌r(shí)，直接地址即為下一條微指令地址；跳躍尋址時(shí)，則要對(duì)直接地址修改，得到下條微指令地址；微指令基本格式20

例.已知某計(jì)算機(jī)采用微程序控制方式，其控存容量為512×32位，微程序可以在控存中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制微程序轉(zhuǎn)移的條件有6個(gè)，采用直接編碼方式，后繼微指令地址采用多路轉(zhuǎn)移方式。微指令字長(zhǎng)32位，格式如下，請(qǐng)說(shuō)明微指令中3個(gè)字段分別應(yīng)為多少位。由控存單元數(shù)可知共512個(gè)，則每個(gè)控存單元地址位為9位，則微指令中的后繼微指令地址位數(shù)為9位；可控制微程序轉(zhuǎn)移的條件為6個(gè)，且按照直接控制編碼，則測(cè)試條件位數(shù)為6位；剩下的為操作控制字段可用位數(shù)32－9－6＝17位；微操作編碼測(cè)試字段下址第6章總線系統(tǒng)總線帶寬（數(shù)據(jù)傳輸率）P333/P185(白)2、有關(guān)總線標(biāo)準(zhǔn)的正確描述P344：A、引入總線標(biāo)準(zhǔn)便于設(shè)備互換和新設(shè)備的添加B、主板上的處理器總線和存儲(chǔ)器總路線通常是專(zhuān)用總線C、I/O總線通常是標(biāo)準(zhǔn)總線，所以PCI總線是標(biāo)準(zhǔn)總線22(1)某總線在一個(gè)總線周期中并行傳送4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)總線周期等于4個(gè)總線時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為33MHz，則總線帶寬是多少?一個(gè)總線周期

T=4/f=4/(33×106)一個(gè)總線周期的傳送的數(shù)據(jù)量D=4B總線帶寬Dr=D/T=D×1/T=D×f/4=4B×33×106/4s=33MB/s(2)