第17周大小课 总复习

2015-6-21
18
主要内容（处理器）
小端规则和大端规则
低地址的单元存放低位字节，高地址的单元存放高位字 节——小端规则 低地址的单元存放高位字节，高地址的单元存放低位字 节——大端规则
2015-6-21
19
主要内容（存储器）
存储器的主要指标 存储器的容量、访问速度、成本
容量越大越好、访问速度越快越好、成本越 低越好！ 存储器的组织形式：存储单元数目存储字长
主存和辅存
能够被处理器直接访问的存储器称为主存储器； 不能被处理器直接访问的存储器称为辅助存储器。
2015-6-21
22
主要内容（存储器）
存储器访问的局部性原理
时间局部性是指将要访问的信息就是现在正在访
问的信息。空间局部性是指将要用到的信息就在正使 用的信息旁边。
2015-6-21
23
主要内容（存储器）
4
主要内容（电子计算机的基本结构）
计算机的体系结构
指程序员所看到的机器的属性，即机器的概念性 结构和功能表现。 这些属性主要是指令系统、数据表示、中断系统、 寄存器组织等。
计算机的组成
计算机体系结构的逻辑实现
计算机的实现
计算机组成的物理实现
2015-6-21
5
主要内容（处理器）
处理器的组成
处理器的基本组成包括：寄存器、运算器和控制器 处理器的内部有大量的寄存器：通用寄存器、基址 寄存器、变址寄存器、程序计数器、指令寄存器、状 态控制字寄存器以及用户透明的MAR、MDR 处理器的所有工作都是在控制单元CU的指挥下完成 的。 处理数据的功能单元叫算术逻辑单元ALU，它的 功能是对数据进行各种算术运算或逻辑运算。
2015-6-21
6
主要内容（处理器）
处理器的工作过程
处理器的主要工作就是周而复始地执行指令，所以 它的基本功能包括取指令、分析指令、取数据、处理
数据、写回结果。
（1）取指令。处理器根据PC给出的主存地址访问主存 储器，取出一个标准字长的指令，将其送入处理器内
部专门存放当前指令的指令寄存器 IR，然后PC加1。
考试题型
选择题 30分
填空题 20分 简答题 40分 综合题 10分
考试注意事项
1. 2.
带好尺子! 仔细审题，不要提前交卷！
2015-6-21
1
主要内容（电子计算机的基本结构）
冯.诺依曼计算机模型
1、计算机由运算器、存储器、输入/输出设备和控制器组成， 并以运算器为中心连接在一起。 2、存储器由一组一维排列、线性编址的存储单元组成，每个 存储单元的位数是相等且固定的，存储单元按地址访问 。 3. “程序”是由一条一条的指令有序排列而成，而指令由操作 码和地址码两部分组成。 操作码规定了该指令的操作类型，地址码指示存储操 作数和运算结果的存储单元地址，操作数的数据类型由 操作码类规定。
2015-6-21
28
主要内容（输入输出接口与中断系统）
中断的概念
中断（Interrupt）是一个由内外部事件激发来中断当前 正在执行程序而运行另一个处理程序的过程。 有些中断是可屏蔽的，有些中断是不可屏蔽的。
2015-6-21
29
主要内容（输入输出接口与中断系统）
中断的执行过程
Step1、保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前PC值入栈。 Step2、关中断：屏蔽其它中断请求信号。 Step3、保护现场：将中断服务程序使用的所有寄存器内容入栈。 Step4、中断处理：执行中断源所要求的中断服务程序。 Step5、恢复现场：恢复被使用寄存器的原有内容。 Step6、开中断：允许接受其它中断请求信号。 Step7、中断返回：执行IRET指令，栈顶内容→PC，程序跳转回 断点处。
通过接口可实现电平转换。
通过接口可传送控制命令。
2015-6-21
通过接口可监视设备的工作状态。
27
主要内容（输入输出接口与中断系统）
IO端口地址
端口是指接口电路中的一些寄存器，分别用来存放数 据信息、控制信息和状态信息，相应的就有数据端口、控 制端口和状态端口。 处理器通过对端口地址的寻址，找到相应的IO设备。 对I/O的编址有两种方式，一种是独立编址I/O，另一 种是存储器映象I/O。
2015-6-21
3
主要内容（电子计算机的基本结构）
存储程序的思想
计算机的用途和硬件完全分离：硬件结构采用定性 逻辑，提供某些固定不变的功能，通过编制不同的程 序来满足不同用户对计算机的应用需求。 把指令汇总在一起形成一个程序，并将其存储在 计算机中。通过逐条指令执行来完成问题的求解。
2015-6-21
如210 x 8 该存储器有 10位地址总线，共有1024 个存储单元，每个存储单元存储8位。
2015-6-21 20
主要内容（存储器）
ROM、RAM ROM只读存储器，掉电后信息可以保留。一 般用作系统程序存储。 RAM随机存储器，一般用作用户程序存储。
2015-6-21
21
主要内容（存储器）
2015-6-21
14
主要内容（处理器）
寻址方式
对于指令寻址：顺序寻址和跳跃寻址。 数据寻址（采用不同寻址方式的目的是缩短指令字 长，扩大寻址空间，提高编程灵活性 ）

2015-6-21
立即数寻址 直接寻址

寄存器寻址 寄存器间接寻址
间接寻址
堆栈寻址
基址寻址
变址寻址
15
主要内容（处理器）
指令（操作码和操作数）
指令是处理器完成的最小功能单位。所有指令的集 合称为指令集。指令也是计算机体系结构中最重要的 属性。 指令包括操作码和操作数。 操作码规定了指令所具有的功能。 操作数是指令所要处理的数据。常以数据所在存 储单元的地址形式给出。也称 “指令地址码”。
指令格式的特征。
每一条指令的机器码（二进制数的编码具有唯一
层次结构的存储系统
计算机存储系统的层次结构中，最重要的两个层次 是采用高速缓冲存储器的“Cache主存”层次，以及 基于虚拟存储器的“主存辅存”层次。 引入Cache的目的是为了解决访问主存速度不够快 的问题。 高度缓存Cache位于CPU和主存储器之间。 主存与Cache映射的三种方式： 直接映射、相联映射、组相联映射
2015-6-21
7
主要内容（处理器）
处理器的工作过程
（2）分析指令。处理器将指令寄存器IR中的操作码部分 取出送入指令译码器（Decoder）进行译码。根据译码 结果判断出指令的功能（即指令将要执行什么操作）
、操作数的寻址方式以及操作数的数据类型，形成源
操作数或目的操作数的物理地址。 （3）取数据。根据源操作数的物理地址访问主存储器，
2015-6-21
24
主要内容（存储器）
存储器寻址范围
某处理器字长32位，其存储容量为16MB，若按双字 编址，它的寻址范围是多少？ 解： 处理器字长为32位，双字编址，则每个寻址单元 存储的二进制数据的位数为64位。 总的存储容量为16MB，则寻址范围为 16MB/8B=2M
2015-6-21
25
转移指令和子程序调用的区别
转移指令和子程序的调用都是程序控制类指令， 都可以改变程序执行的顺序。 转移指令分条件跳转和无条件跳转。改变程序执 行的顺序，改写程序计数器PC的值，跳到另外的地方 去执行另一段程序。不需要对程序的断点进行保护， 跳转之后，不会回到原来的地方继续执行。
2015-6-21
16
主要内容（处理器）
转移指令和子程序调用的区别
子程序调用的时候，首先把当前程序的断点保存到系 统堆栈中，（断点处指令的CS：IP）然后由子程序名获得 子程序的入口地址，把子程序的入口地址写入PC，从而去 执行子程序中的指令。 子程序内部最后的一条指令是子程序的返回指令 RET。 其作用就是从堆栈中恢复断点的值，以便程序能从断点处 继续执行。
2015-6-21
性）
11
主要内容（处理器）
把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息， 存储在控制存储器里，称为一条微指令（
Microinstruction）。它是微命令的组合，微指令存储
在控制器中的控制存储器中。
2015-6-21
12
主要内容（处理器）
一条机器指令对应一个微程序，微程序由若干条
位宽：总线一次同时传送的信息位数或所需的线数。 工作频率：控制总线中的时钟信号线所提供的时钟频率。 传输速率：总线在一秒钟内所能稳定传输数据的字节数， 单位为KB/s或MB/s 。
总线的最大数据传输速率称为总线带宽。 总线带宽＝总线位宽×总线工作频率/8
取出源操作数。源操作数将被送入处理器内部的数据
寄存器，如累加器ACC。
2015-6-21 8
主要内容（处理器）
处理器的工作过程
（4）处理数据。处理器将源操作数送入运算器，并根据指 令译码结果启动运算器的相应操作对数据进行处理。处 理结果存回通用数据寄存器或缓冲寄存器。 （5）写回结果。如果指令要求将结果写回寄存器或主存储 器，那么处理器将根据目的操作数的地址，将目的操作 数写入寄存器或主存储器。
2015-6-21
9
主要内容（处理器）
机器周期、时钟周期、主存周期、指令周期
处理器每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期。
时钟周期是计算机的基准时钟（一个节拍）。 机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间。选取处理
器访问一次主存的时间(也称主存周期)作为机器周期。
2015-6-21
10
主要内容（处理器）
存储周期。
2015-6-21
32
主要内容（信息的表示）
电子计算机中数的表示，英文字母汉字的表示