第三章 计算机系统分层结构
第三章 计算机网络体系结构ppt课件
图1 OSI参考模型
最顶层
最底层
.
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
（A）
（P） （S） （T） （N）
（DL） （PH）
通信子网
.
OSI中数据流动过程
用户看到的据流向
向实 际 数 据 流
向实 际 数 据 流
实际数据流向
.
2.3 OSI-RM 各层主要功能概述
1、物理层
2.1 网络体系结构及协议概念
2.1.1 网络体系结构的概念
计算机网络体系结构与网络协议是计算机网络技术 中的关键。
计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题。 例如：①支持多种通信介质；②支持多厂商和异种机互 联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范；③支 持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等；④ 支持高级人机接口。
服务数据单元是指（N）实体为完成（N） 服务用户请求的功能所设置的数据单元
.
2.4.3 、服务原语： 在OSI-RM中，上层使用下层的服务，必须通过下
层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
请求：用户要求服务做某项工作
服务原语
指示：用户被告知某事件发生了 响应：用户表示对某事件的响应
确认：用户实体收到关于它的请求答复
● 数据链路层协议分为两类：
● 面向字符型的主要特点是利用已定义好的一组 控制字符完成数据链路控制功能。
● 面向比特型的数据链路层，其规程传送信息的单 位称为帧。帧分为控制帧和信息帧。
.
1、数据链路层的功能
传输链路 传输链路是用于传输数据的通信信道，由双绞线、
光纤、 同轴电缆、微波、卫星通信等构成。 信道分为链路与通路两种：
第三章 计算机系统分层结构
PF
CF
奇偶（偶/奇）
进位（是/否）
PE
CY
PO
NC
3．总线
所谓总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路， 它分时接收各部件送来的信息，并发送信息到有关部件。
由于多个部件连接在一组公共总线上，可能会出现多个部件争 用总线，因此需设置总线控制逻辑以解决总线控制权的有关问题。
总线分类:
CPU内部总线用来连接CPU内的各寄存器与ALU ; 系统总线用来连接CPU、主存储器与I/O接口，它通常包括 三组：数据总线、地址总线和控制总线。 按总线传送的方向可将总线分为单向总线和双向总线。
CPU是计算机的核心组成部分
3.1.1
CPU的组成
• 由算术逻辑部件ALU 、控制器、各种寄存器（寄 存器群）和CPU内部总线（连接部件） • 另：Cache
•
1．ALU部件
ALU的功能是实现数据的算术与逻辑运算 两个输入端口，参加运算的两个操作数，通常 来自CPU中的通用寄存器或ALU总线。 控制信号：ADD,SUB,OR,AND等 输出：运算结果
时序控制方式就是指微操作与时序信号之间采取何种关系，
它不仅直接决定时序信号的产生，也影响到控制器及其他部件的组 成，以及指令的执行速度。
1．同步控制方式
同步控制方式是指各项操作由统一的时序信号进行同步控制。 同步控制的基本特征是将操作时间分为若干长度相同的时钟 周期（也称为节拍），要求在一个或几个时钟周期内完成各个微 操作。在CPU内部通常是采用同步控制方式 。 同步控制方式的优点是时序关系简单，结构上易于集中，相应 的设计和实现比较方便。
计算机系统结构
系统的层次结构
★★
5层
翻译(编译器)
计算机网络各章框架图
第一章计算机网络体系结构第二章物理层物理层信源、信道、信宿、宽带、码元、波特、速率产生和发送信息的设备或计算机信号的传输媒质，分为有线信道和无线信道接收和处理信息的设备或计算机代表不同离散数值的基本波形连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率码元传输速度的单位，1波特表示每秒传送1个码元码元传输率奈奎斯特定理(无噪声)：C max=2f×log2N (其中f表示带宽)香农定理（有噪声）: C max = W × log2（1+ S/N）（b/s）其中W为信道的带宽调制编码基带调制：改变波形，调制后仍然是基带信号带通调制：搬移频段，三种方式：调幅、调频、调相模拟数据编码技术：振幅键控、移频键控、移相键控数字数据编码：非归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码脉冲编码调制：采样（参考采样定理）、量化和编码数据交换方式电路交换报文交换分组交换虚电路数据报传输介质：1.双绞线2.同轴电缆3.光纤4.无线传输介质交互方式1.单工2.半双工3.全双工设备：1.转发器2.集线器课本19页第三章数据链路层数据链路层功能设备差错控制流量控制与可靠传输1.检错2.纠错1.单帧滑动窗口与停止等待协议2.多帧滑动窗口与后退N帧协议3.多帧滑动窗口与选择重传协议广域网局域网介质访问控制轮询随机信道令牌传递协议1.ALOHA协议2.CSMA协议3.CSMA/CD协议4.CSMA/CA协议1.频分2.时分3.波分4.码分链路控制1.HDLC2.PPP以太网拓扑无线局域网1.星形2.环形3.总线4.树形IEEE802.11IEEE802.3交换机网桥源选径网桥透明网桥原理算法生成树算法第四章 网络层网络层功能设备路由与转发异构网络互联路由器组成功能拥塞控制IP 地址移动IPIP 组播IPV6IPV4地址协议1.CIDR2.表示法3.三类地址4.NAT1.ARP2.DHCP3.ICMP协议算法动态路由静态路由分层次路由自治系统链路状态路由算法距离-向量路由算法域间路由域内路由BGPOSPF RIP移动IP 的通信过程第五章 传输层传输层服务寻址与端口功能面向连接服务无连接服务TCPUDP数据报校验流量和拥塞控制可靠传输连接管理快重传和快恢复慢开始和拥塞避免连接：3次释放：4次应用层客户服务器模型p2p 模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP 协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME 、SMTP 、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）第六章应用层应用层客户服务器模型p2p模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME、SMTP、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）。
计算机系统的层次结构.doc
计算机系统的层次结构.doc1.1 计算机系统的层次结构从使用语言的角度，一台由软、硬件组成的通用计算机系统可以被看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构。
层次结构由高到低依次为应用语言机器级、供给语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级，如图1-1 所示。
具体的计算机系统，其层次数的多少可以有所不同。
图1-1 计算机系统的多级层次结构对使用某一级语言编程的程序员来讲，只要熟悉和遵守该级语言的使用规定，所编序就总能在此机器上运行并得到结果，而不用考虑这个机器级是如何实现的。
就好像该程序员有了一台可以直接使用这种语言作为机器语言的机器一样。
这里,"机器"被定义为能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构的集合体。
实际上,只有二进制机器指令,即传统所讲的机器语言与机器硬件直接对应,方可直接被硬件识别和执行。
各机器级的实现采用翻译技术或解释技术，或者是这两种技术的结合。
翻译(Trans-lation )技术是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低_级机器级上等效的程序,然后在低一级机器级上实现的技术。
解释(Interpretation)技术则是在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能,是通过对高级机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
应用语言虚拟机器级M5是为满足专门的应用设计的。
使用面向某种应用的应用语言(L5 )编写的程序一般是通过应用程序包翻译成高级语言(L4 )程序后,再逐级向下实现的。
高级语言机器级M4上的程序可以先用编译程序整个翻译成汇编语言(L3)程序或机器语言(L1 )程序,再逐级或越级向下实现；也可以用汇编语言(L3 )程序、机器语言(L1 )程序,甚至微指令语言(L0 )程序解释实现。
汇编语言(L3)源程序则是先用汇编程序整个将它变换成等效的二进制机器语言(L1)目标程序,再在传统机器语言机器级Ml上实现。
简述计算机系统的结构
简述计算机系统的结构
计算机系统的结构可以分为以下几个层次：
1. 硬件层：计算机系统的物理设备，包括处理器、内存、硬盘、输入设备和输出设备等。
2. 操作系统层：管理计算机硬件资源的软件，提供文件管理、进程管理、设备管理等基本功能。
3. 应用软件层：运行在操作系统之上的软件，包括办公软件、游戏、浏览器等。
4. 用户界面层：用户与计算机系统交互的接口，包括命令行界面、图形用户界面等。
5. 网络通信层：支持计算机系统之间的通信和数据交换，包括网络协议、通信接口等。
这些层次之间相互协作，共同构成了一个完整的计算机系统。
其中，硬件层是计算机系统的基础，操作系统层是计算机系统的核心，应用软件层是计算机系统
的功能体现，用户界面层是计算机系统与用户之间的桥梁，网络通信层则是计算机系统与外部世界之间的联系纽带。
计算机系统结构前四章知识总结
计算机系统结构前四章知识总结第一章计算机系统结构的基本概念1、层次结构：计算机系统由硬件/器件和软件组成，按功能划分成多级层次结构。
每一级对应一种机器：第0级和第1级是具体实现机器指定功能的中央控制部分；第2级是传统机器语言及其；第3级是操作系统机器；第4级是汇编语言机器；第5级是高级语言机器；第6级是应用语言机器。
2、计算机系统结构：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。
但按照计算机层次结构，不同程序者所看到的计算机有不同的属性。
主要研究软件、硬件功能分配和对软、硬件界面的确定。
3、计算机组成：计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
4、计算机实现：是指计算机组成的物理实现。
5、透明性：在计算机技术中，一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，成为透明性现象。
6、由上往下设计（自上而下设计）：首先确定用户级虚拟机器的基本特征、数据类型和基本命令等，而后再逐级向下设计，直到由硬件执行或解释那级为止。
7、由下往上设计（自下而上设计）：根据硬件技术条件，特别是器件水平，首先把微程序机器级和传统机器研制出来。
在此基础上，再设计操作系统、汇编语言、高级语言等虚拟机器级。
最后设计面向应用的虚拟机器级。
8、系列机：是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
9、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各挡机器，可获得相同的结果，差别只在于不同的运行时间。
10、兼容机：不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。
11、模拟：是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。
12、仿真：用程序直接解释另一种机器指令系统的方法。
13、虚拟机和宿主机：在A计算机上要实现B计算机的指令系统，通常采用解释方法来完成，即B机器的每一条指令用一段A机器的指令进行解释执行，如同A机器上也有B机器的指令系统一样，A机器称为宿主机，B机器称为虚拟机。
计算机系统层次结构
开发和运行程序需什么支撑？
• 最早的程序开发很简单（怎样简单？） – 直接输入指令和数据，启动后把第一条指令地址送PC开始执行 • 用高级语言开发程序需要复杂的支撑环境（怎样的环境？） – 需要编辑器编写源程序 – 需要一套翻译转换软件处理各类源程序 • 编译方式：预处理程序、编译器、汇编器、链接器
应用程序 指令集体系结构 计算机硬件
应用程序
汇编程序
操作系统 指令集体系结构 计算机硬件
现代（传统）计算机系统的层次
• 现代计算机用高级语言编程
第三代程序设计语言（3GL）为过程式 语言，编码时需要描述实现过程，即“ 如何做”。
应用程序 语言处理系统 操作系统 指令集体系结构
计算机硬件 第四代程序设计语言（4GL） 为非过程 化语言，编码时只需说明“做什么”， 不需要描述具体算法实现细节。 语言处理系统包括：各种语 言处理程序（如编译、汇编、 可以看出：语言的发展是一 链接）、运行时系统（如库 个不断“抽象”的过程，因 函数，调试、优化等功能）
ISA是计算机 组成的抽象
功能转换：上层是下层的抽象，下层是上层的实现 底层为上层提供支撑环境！
计算机系统的不同用户
最终用户工作在由应用程序提供的最上面的抽象层 系统管理员工作在由操作系统提供的抽象层 应用程序员工作在由语言处理系统（主要有编译器和汇编器）的抽象层 语言处理系统建立在操作系统之上 系统程序员（实现系统软件）工作在ISA层次，必须对ISA非常了解 编译器和汇编器的目标程序由机器级代码组成 操作系统通过指令直接对硬件进行编程控制 ISA是对硬件 ISA处于软件和硬件的交界面（接口） 的抽象
所有软件功 能都建立在 ISA之上
ISA是最重要的层次！ 那么，什么是ISA呢？
计算机系统的多级层次结构
计算机系统的多级层次结构计算机系统是由硬件和软件两部分组成的，硬件指的是计算机的物理部分，包括计算机主机、外围设备等；而软件指的是计算机内部的程序和指令，包括操作系统、应用软件等。
为了使计算机系统运行更加高效，计算机系统被设计成了多级层次结构。
第一层次：硬件层次。
这一层次是计算机系统最底层的结构，包括计算机主机、外围设备等。
计算机主机是计算机的核心，它包括中央处理器、内存、硬盘、显卡等，负责处理所有的数据和指令。
外围设备包括键盘、鼠标、打印机等，用来向计算机主机输入或输出数据。
第二层次：操作系统层次。
操作系统是计算机系统的核心软件，它控制着计算机的所有硬件和软件资源。
操作系统有多种类型，如Windows、Linux、Unix等，它们对用户和软件提供了接口，让用户和软件可以与计算机进行交互和操作。
第三层次：高级语言层次。
高级语言是计算机程序员用来编写程序和指令的语言，如Java、C++、Python等。
高级语言比机器语言和汇编语言更加容易理解和编写，程序员使用高级语言编写程序，然后将程序交给编译器转换成机器语言。
第四层次：应用程序层次。
这一层次包括各种各样的应用软件，如文字处理软件、图像处理软件、音视频播放软件等。
应用软件是用户可以直接使用的软件，用户可以利用它们完成各种各样的任务。
在多级层次结构中，每个层次都依赖于下一层次的结构，同时也提供接口供下一层次进行调用。
这样设计的目的是使计算机的各个部分能够协同工作，从而实现更加高效和稳定的计算机系统运行。
总之，计算机系统的多级层次结构是将各个部分有机地联系在一起，是计算机系统能够高效、稳定地运行的重要保障。
在计算机系统的发展过程中，多级层次结构不断完善和改进，带来了更加稳定、高效的计算机系统。
计算机组成原理分层结构
计算机组成原理分层结构
计算机组成原理可以分为五层结构，从上至下分别是应用程序层、操作系统层、高级语言层、汇编语言层和硬件系统层。
应用程序层是最上层，即我们使用的各种软件应用程序，如浏览器、办公软件、游戏等。
操作系统层是直接管理计算机硬件资源的层次，包括了操作系统内核和系统服务程序，负责管理计算机的进程、内存、存储、输入输出等硬件资源。
高级语言层是编程语言的高层次表示，如C、Java等，将程序员编写的高级语言程序转换成汇编语言程序。
汇编语言层是将汇编语言程序转换成机器语言程序的层次，可以通过汇编器将汇编语言翻译成机器语言指令，此时程序已经可以在计算机上运行。
硬件系统层是计算机的最底层，包括了计算机内部各部件的组成和工作原理，涵盖了硬件电路、控制器、系统总线等。
计算机系统层次结构
计算机系统层次结构
计算机系统由硬件和软件两大部分所构成，而如果按功能再细分，可分为7层（如图所示）。
第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
第一级是微程序级。
这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序，一般是直接由硬件直接执行的。
第二级是传统机器级，这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。
第四级是汇编语言级，这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。
第五级是高级语言级，这集的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。
第六级是应用语言级，这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。
把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的工作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作用。
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组内并行、组间串行的进位链。
组内并行、组间并行的进位链。
4．ALU举例
（1）SN74181外特性
SN74181框图
实验1
算术逻辑运算实验
由[y]补怎么求[-y]补?
【例3-3】 [X ] = 00110110，[Y ] =11001101，求[X+Y ] ，[X-Y ] 。 补 补 补 补
（3）溢出判别 在什么情况下可能产生溢出?
例：设定点整数字长8位，补码表示（最高位 为符号位），表示范围为-128127，运算结果 超出此范围就发生溢出。
算术逻辑部件ALU和运算方法
算术逻辑部件ALU主要完成对二进制代码的定点算术运算和 逻辑运算。
3.2.1
算术逻辑部件ALU
算术逻辑部件ALU的硬件实现涉及三个问题： （1）如何构成一位二进制加法单元，即全加器。 （2）n位全加器连同进位信号传送逻辑，构成一个n位并行加法器。 （3）以加法器为核心，通过输入选择逻辑扩展为具有多种算术和逻 辑运算功能的ALU。
2.寄存器 • CPU 中的寄存器包括存放控制信息的寄存器， 如指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和状态 字寄存器(FR)；以及存放所处理数据的寄存 器，如通用寄存器和暂存器。 (1)通用寄存器本身在逻辑上只具有接收信 息、存储信息和发送信息的功能。可为ALU提 供操作数并存放运算结果(MUL,DIV)，也可用 作变址寄存器(SI,DI)、地址指针和计数器 (CX)等。
4．CPU内部数据通路
CPU内部寄存器及ALU之间通常用总线方式传送数据信息。介绍 两种常见的结构。
Байду номын сангаас
（1）单总线数据通路结构（双向）
采用单总线结构的CPU数据通路
CPU数据通路结构只采用一组内总线，它是双向总线。通用 寄存器组、其他寄存器和ALU均连在这组内总线上。 CPU内各寄存器间的数据传送必须通过内总线进行，ALU通过内 总线得到操作数，其运算结果也经内总线输出。
1．指令的分段执行过程
任何一条指令的执行都要经过读取指令、分析指令和执行指 令3个阶段。
（1）取指令 （2）分析指令 （3）执行指令 执行阶段还可细分为:
① 取操作数 ② 执行操作 ③ 形成下一条指令地址
此外，CPU还应该对运行过程中出现的某些异常情况 或输入/输出请求进行处理 。
模型机数据通路结构图
由于串行进位的延迟时间较长，所以在ALU中很少采用纯串行 进位的方式。但这种方式可节省器件，成本低，在分组进位方式中 局部采用有时也是可取的。
3．并行进位（先行进位、同时进位）
为了提高并行加法器的运算速度，就必须解决进位传递的问题。 方法是让各级进位信号同时形成，而不是串行形成。
C1 G 0 P0C0
计算机系统结构
系统的层次结构
★ ★
5层
翻译(编译器)
1.4~ 系 统结构
面向问题语言层
4层
汇编语言层
翻译(汇编器)
面向用户的语言 符号化的机器语言 机器与人的界面 硬件--- 机器语言 硬件/固件(微程序)
1层
3层
操作系统层
部分解释(操作系统)
2层
指令系统层
微体系结构层
直接执行/解释(微程序)
第3章
移位器
R0 R1
R1in R1out
AR
ARout
ALU
AC Y
PCin PC
PCout
C码
ACin Yin
Rn
Rnin 红色箭头 是微命令 Rnout CS
R/W
CU
clock
时序
Memory
CPU内部的 结构示意图
微命令序列(微指令)
3.1.2 指令执行过程
CPU的主要功能就是执行存放在存储器中的指令序列，即 程序。
2．同步控制方式的多级时序系统
（1）多级时序的概念 在同步控制方式中，通常将时序信号划分为几级（其中包括指 令周期），称为多级时序。
① 机器周期 ② 节拍（时钟周期） ③ 时钟脉冲信号
（2）多级时序信号之间的关系
三级时序信号之间的关系
（3）时序系统的组成
时序系统框图
3.1.4
指令流水线
两段指令流水线
3．总线
所谓总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路， 它分时接收各部件送来的信息，并发送信息到有关部件。
由于多个部件连接在一组公共总线上，可能会出现多个部件争 用总线，因此需设置总线控制逻辑以解决总线控制权的有关问题。
总线分类:
CPU内部总线用来连接CPU内的各寄存器与ALU ; 系统总线用来连接CPU、主存储器与I/O接口，它通常包括 三组：数据总线、地址总线和控制总线。 按总线传送的方向可将总线分为单向总线和双向总线。
• 两个SN74181组成8位片内并行进位,片间 串行进位的运算器
16位并行进位ALU结构
• P87 图3-13
3.2.2 定点数运算方法
数值运算的核心是指加、减、乘、除四则算术。由于计算机中 的数有定点和浮点两种表示形式，因此相应有定点数的运算和浮 点数的运算。
1．定点加减运算
（1）原码加减运算(不用)
时序控制方式就是指微操作与时序信号之间采取何种关系，
它不仅直接决定时序信号的产生，也影响到控制器及其他部件的组 成，以及指令的执行速度。
1．同步控制方式
同步控制方式是指各项操作由统一的时序信号进行同步控制。 同步控制的基本特征是将操作时间分为若干长度相同的时钟 周期（也称为节拍），要求在一个或几个时钟周期内完成各个微 操作。在CPU内部通常是采用同步控制方式 。 同步控制方式的优点是时序关系简单，结构上易于集中，相应 的设计和实现比较方便。
G i A i Bi
Pi A i Bi
进位传 递函数
因此有：
Ci 1 G i Pi Ci
（2）并行加法器的串行进位
采用串行进位的并行加法器，是将n个全加器串接起来，就可 进行两个n位数相加。
C1 G 0 P0 C0 A 0 B0 (A 0 B0 )C 0
C 2 G1 P1C1 A1B1 (A1 B1 )C1 C n G n 1 Pn 1C n 1 A n 1Bn 1 (A n 1 Bn 1 )C n 1
（5）状态寄存器存放当前程序的运行状态和 工作方式，其内容称为程序状态字PSW （Program State Word），PSW是参与 控制程序执行的重要依据。(P144)
标志位的值
标志名 OF DF IF SF ZF AF PF CF 溢出（是/否） 方向（增量/ 减量） 中断（允许/关闭） 符号（正/负） 零（是/否） 辅助进位（是/否） 奇偶（偶/奇） 进位（是/否） 标志为1 OV DN EI NG ZR AC PE CY 标志为0 NV UP DI PL NZ NA PO NC
（2）多组内总线结构（单向）
采用三总线结构的CPU数据通路
为了提高CPU的工作速度，一种方法是在CPU内部设置多组内总 线，使几个数据传送操作能够同时进行，即实现部分并行操作。
B U S（总线）
DRin DRout
DR
R0in R0out ARin
IRin
IRout IR A码
PSW ADD SUB AND OR
[X–Y ] =[X +(-Y )]补=[X ]补+[-Y ] 补 补
③ 补码运算规则
根据以上讨论，可将补码加减规则归纳如下：
参加运算的操作数用补码表示。
符号位参加运算。
若指令操作码为加，则两数直接相加；若操作码为减，则将减数连同 符号位一起变反加1后再与被减数相加。 运算结果用补码表示。
例如，加法指令指示做（+A）+（-B），由于一个操作数为负， 实际操作是做减法（+A）-（+B），结果符号与绝对值大的符号相 同。同理，在减法指令中指示做（+A）-（-B），实际操作是做加 法（+A）+（+B），结果与被减数符号相同。
（2）补码加减运算
① 补码加法运算 [X ]补+[Y ]补 =[X +Y ] 补 ② 补码减法运算
C2 G1 P1C1 G1 P1G 0 P1P0C0 C3 G 2 P2C2 G 2 P2G1 P2 P1G 0 P2 P1P0C0 C4 G 3 P3C3 G 3 P3G 2 P3P2G1 P3P2 P1G 0 P3P2 P1P0C0
微体系结构层—CPU组织
在微体系结构层 ，是从寄存器级分析CPU的 结构和功能。
本章主要内容： CPU的基本组成和功能 算术逻辑部件ALU和运算方法 CPU模型机 组合逻辑控制器原理
微程序控制器原理
. 学习目的和要求： 认识CPU在计算机中的位置； 要求掌握CPU与各个部分的协调工作原理；
CPU是计算机的核心组成部分
3.1.1
CPU的组成
• 由算术逻辑部件ALU 、控制器、各种寄存器（寄 存器群）和CPU内部总线（连接部件） • 另：Cache
•
1．ALU部件
ALU的功能是实现数据的算术与逻辑运算 两个输入端口，参加运算的两个操作数，通常 来自CPU中的通用寄存器或ALU总线。 控制信号：ADD,SUB,OR,AND等 输出：运算结果
第2篇
计算机系统分层结构
在本篇用3章分三个层次，即微体系结构层、指 令系统层和汇编语言层讨论计算机系统的组成。 微体系结构层是具体的硬件层次，可看作是指令系 统的解释器。