计算机组成原理(第五版))
陕西师范大学_计算机组成原理_课件ppt_白中英第5版_chp5
指令存储器
数据存储器
5.2.3 LAD指令执行过程详解
◊ 取指令过程与MOV指令相同 ◊ 下面讲解执行指令过程
∙43/210∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
∙44/210 ∙ , 陕西师范大学 计算机科学学院 ③ ④ ⑤ ⑥ ① 从 指令寄存器中的操作码（ CPU 程序计数器 程序计数器内容加 102 识别出是 号地址读出的 PC LAD 中的值为 指令，至此，取指周期即告结束。 1LAD ，变成 102 指令通过指令总线 OP 103 （八进制）； ）被译码； ，为取下一条指令做好准备； IBUS 装入指令寄存器 IR； ② PC 的内容被放到指令地址总线 ABUS(I) 上,对指存进行译码 并启动读命令；
5.2.2 MOV指令执行过程详解-执行指令 ◊ 执行指令过程详解
∙40/210∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
5.6 MOV指令执行过程详解-取指令
10
目标 源
① ③ ⑤ OC 送出控制信号，打开 OC）送出控制信号到通用寄存器，选择 DR ALU 中的数据 输出三态门，将 10 打入到目标寄存器 ALU输出送到数据总线 R1 R0 （ ， 10 R0 ）作源寄存器，选择 的内容由 DBUS 00 上。注意， 变为10。 R0 ② 操作控制器（ ④ OC送出控制信号，将 送出控制信号到 送出控制信号，将 ALU DBUS ，指定 上的数据打入到数据缓冲寄存器 ALU 做传送操作； DR （10 ）； ∙41/210∙ 陕西师范大学 计算机科学学院 任何时候 至此， 作目标寄存器； MOV DBUS 指令执行结束。 上只能有一个数据。
∙32/210∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
Eg.
计算机组成原理第五版 白中英(详细)第4章习题参考答案
第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？答：不合理。
指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。
一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。
2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。
双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。
(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。
(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。
有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。
根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。
白中英《计算机组成原理》(第5版)笔记和课后习题详解复习答案
白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解完整版>精研学习网>无偿试用20％资料
全国547所院校视频及题库全收集
考研全套>视频资料>课后答案>往年真题>职称考试
第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计。
计算机组成原理第五版-白中英(详细)第4章习题参考答案
第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理为什么答：不合理。
指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。
一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。
2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。
双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 !9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。
》(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 015 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。
(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。
有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
|5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 12 11 9 8 6 5 3 2 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。
计算机组成原理第五版 白中英(详细)第3章习题参考答案
1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问
(1)该存储器能存储多少字节的信息？
(2)如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少片？
(3)需要多少位地址作芯片选择？
解：
(1)该存储器能存储：
(2)需要
(3)用512K8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
(1)画出地址译码方案。
(2)将ROM与RAM同CPU连接。
解：
(1)由于RAM芯片的容量是8K×8，要构成40K×16的RAM区域，共需要
，分为5组，每组2片；8K=213，故低位地址为13位：A12~A0
每组的2片位并联，进行字长的位扩展
有5组RAM芯片，故用于组间选择的译码器使用3:8译码器，用高3位地址A15~A13作译码器的选择输入信号
(1)循环程序由6条指令组成，重复执行80次。
(2)循环程序由8条指令组成，重复执行60次。
解：设取指周期为T，总线传送周期为τ，每条指令的执行时间相等，并设为t0，存储器采用四体交叉存储器，且程序存放在连续的存储单元中，故取指令操作采用流水线存取方式，两种情况程序运行的总的时间分别为：
(1)t = (T+5τ+6t0)*80 = 80T+400τ+480 t0
(2)每个内存条内共有 个芯片
(3)主存共需多少 个RAM芯片，共有4个内存条，故CPU选择内存条用最高两位地址A24和A25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K×8位的DRAM芯片构成64K×32位存储器，要求：
白中英《计算机组成原理》第5版考研教材及真题视频讲解
白中英《计算机组成原理》第5版考研教材及真题视频讲解白中英《计算机组成原理》（第5版）网授精讲班【教材精讲＋考研真题串讲】目录白中英《计算机组成原理》（第5版）网授精讲班【共41课时】电子书（题库）•白中英《计算机组成原理》（第5版）【教材精讲＋考研真题解析】讲义与视频课程【30小时高清视频】•白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解•白中英《计算机组成原理》（第5版）配套题库【考研真题精选＋章节题库】•试看部分内容教材精讲[视频讲解]第1章计算机系统概论[视频讲解]学习与考查目标1．理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。
2．理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
3．能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。
考纲要求1．计算机发展历程2．计算机系统层次结构（1）计算机硬件的基本组成；（2）计算机软件的分类；（3）计算机的工作过程。
3．计算机的性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、C PU执行时间；MIPS、MFLOPS1.1 计算机系统的分类一、计算机系统的分类如图1-1所示。
图1-1 计算机系统分类图二、计算机系统的基本组成如图1-2所示。
图1-2 计算机系统组成图三、概述计算机的分类：机械计算机电子模拟计算机：数值由连续的量来表示。
电子数字计算机：计算机中的数值由不连续的数字来表示。
专用机：经济，有效，快速，适应性差通用机：适应性强巨型机大型机中型机小型机微型机单片机低简易性高高体积，功耗，性能，价格低如图1-3所示。
图1-3数字计算机与模拟计算机的主要区别如表1-1所示。
表1-1 数字计算机与模拟计算机的主要区别考研真题精选一、选择题1下列关于冯·诺依曼结构计算机基本思想的叙述中，错误的是（）。
计算机组成原理第五版课后答案
计算机组成原理第五版课后答案1. 比较数字计算机和模拟计算机的特点。
答: （1）模拟计算机的特点: 数值由连续量来表示, 运算过程也是连续的。
同时用电压表示数据, 采用电压组合和测量值的方式来进行计算, 以及盘上连线的控制方式。
数字计算机的主要特点：按位运算, 并且不连续地跳动计算。
用数字 0 和 1 表示数据, 采用数字计数的计算方式, 程序控制的控制方式。
数字计算机与模拟计算机相比, 精度高, 数据存储量大, 逻辑判断能力强。
2. 数字计算机如何分类？分类的依据是什么？答: 数字计算机可分为专用计算机和通用计算机, 是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3. 数字计算机有哪些主要应用？答: 数字计算机的主要应用有: 科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
4. 冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？答: 冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是: 采用存储程序的方式, 编制好的程序和数据存放在同一存储器中, 计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部, 指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。
主要组成部分有: 运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。
5. 什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？答: （1）存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
（2）每个存储单元都有编号, 称为单元地址。
（3）如果某字代表要处理的数据, 称为数据字。
（4）如果某字为一条指令, 称为指令字。
6. 什么是指令？什么是程序？答: 计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令, 而解算某一问题的一串指令序列, 称为程序。
7. 指令和数据均存放在内存中, 计算机如何区分它们是指令还是数据？答：取指周期中从内存读出的信息流是指令流, 它流向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流, 它流向运算器。
纪禄平 - 计算机组成原理(第5版) - 1.3 概论-计算机系统的组织
硬件——是指构成计算机系统的实体和装
置之类的有形设备，是组成计算机系统的物 质基础。
软件——是指由硬件所表达的各种内在信
息，包括数据与控制程序。因为它们是无形 的东西，所以称为软件或软设备。
1/20
1.3.1 计算机的硬件系统组成
1、硬件系统的基本组成模型
系统总线
CPU
M 接口
能为多个部件分时共享的一组信息传送通路。
根据传送的信息不同，可分三类：
① 传送各种数据信息的数据总线(Data Bus); ② 传送各种地址信息的地址总线(Address Bus); ③ 传送各种控制信号的控制总线(Control Bus);
9/20
5. 接口
外设的种类、数量了变，为了将总线与各类外设 连接，须在两者之间设置一些部件，具有缓冲、 转换、连接等功能，这些部件就是接口。
13机柜 （576路由器）
计算节点
计算节点
计算
计算节点 计算节点
集群
（天河-2号，国防科技大学）
13/20
※天河-2号的计算节点剖析
单块主板2节点：
Phi 31S1P (61核)
GDDR5, 8GB
PCI-E
APU(5协处理器)
DDR3, 32GB DDR3, 32GB
E5-2692 (1E25核-2)692
DDR3 PCI-E
QPI
E5-2620
E5-2620
DDR3 PCI-E
DMI
上行SAS磁盘PCI-E
USB总线 SATA
SM总线 Super I/O
安全控制芯片 …
芯片组 (C600)
WIFI LAN PCI-E 传统音频
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
标志符
数据
2)描述符数据表示:
描述符标志位
特征标记
数据块长度
数据块起始地址
计算机组成原理
二、数的机器码表示
真值:带有符号的各种进制数的表示法. 如:12.3 -32 +101.11 5B.6 -7
机器码(机器数):计算机内部数值编码.
1 原码 设X=+1011100B,Y=-1011100B
计算机组成原理
1.3 计算机的软件
一、软件的组成与分类 系统程序：用来简化程序设计，简化 使用方
法，提高计算机使用效率的程序。 各种服务程序；语言程序；操作系统；数据
库管理系统。 应用程序：用户利用计算机来解决某些问题
而编制的程序。
计算机组成原理
二、软件的发展和演变
机器指令；
机器语言
手工程序；
目的程序；
计算机组成原理
第一章 计算机系统概论
1.1 计算机的分类和应用 1.2 计算机的硬件 1.3 计算机的软件 1.4 计算机系统的层次结构
计算机组成原理
1.1 计算机的分类和应用
一、计算机的分类 电子计算机: 电子模拟计算机 电子数字计算机（电脑） 区别：精度；数据存储量；逻辑判断
能力；控制方法。
3 十进制数串的表示方法
字符串形式(非压缩BCD码)
十进制的一位数码和符号都用一个字节存储.
压缩的十进制数串形式(压缩的BCD码)
十进制的一位数码和符号都用半个字节存储.
例如:
123C 012D
符号位 补0
计算机组成原理
4 自定义数据表示
传统的计算机是用操作码来区分数据类型(定 点数;浮点数;BCD数)
汇编语言；
汇编源程序；
汇编程序；
算法语言；
源程序；
编译程序；
解释程序；
操作系统；
数据库；
数据库管理软件；
数据库管理系统。
计算机组成原理
1.4 计算机系统的层次结构
各级都得到它 下一级的支持，同 时也受到运行在下 面各级上的程序的 支持。
计算机组成原理
软件与硬件的逻辑等价性
软件硬件化----固件（固化）
2.1 数据与文字的表示方法
一、数据格式 （类型 精度 范围 硬件代价） 1 定点数的表示方法
纯小数：0≤|X|≤1-2-n 纯整数：0≤|X|≤2n-1
计算机组成原理
2 浮点数的表示方法
任何 一个十进制数N都可以写成： N=10E·M
任意进制数N可以写成: N=Re·M
基数:R 指数(阶码):e 尾数:M 早期:
计算机组成原理
1.2 计算机的硬件组成：
计算机组成原理
一、数字计算机的硬件组成 运算器：完成算术逻辑运算功能。 存储器：保存原始数据和程序。
位；字节；字；字长；存储单元；地址； 容量（B KB MB GB TB等）；分类（ 内存；外存） 控制器：计算机中发号施令的部件. 指令(操作码 地址码);计算程序;存储程 序;程序控制;取指周期;执行周期;中央 处理器;数据字;指令字;数据流;指令流 适配器与输入输出设备:
硬件软件化----硬件可以完成的任务也 可以用软件来实现。
本章思考题：P15 4.5.6.7.9
计算机组成原理
第二章 运算方法和运算器
2.1 数据与文字的表示方法 2.2 定点加法、减法运算 2.3 定点乘法运算 2.4 定点除法运算 2.5 定点运算器的组成 2.6 浮点运算方法和浮点运算器
计算机组成原理
计算机组成原理
现代:IEEE标准
S:符号位，“0”为正;“1”为负 E:阶码,采用“移码”表示 M:尾数,原码规格化表示(1.M型）
计算机组成原理
x 例1 若浮点数 的754标准存储格式为
(41360000)16求其浮点数的十进制数值。
0100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000 符号位:S=0
计算机组成原理
数字电子计算机：
专用计算机: 高效；高速；经济；不通用。
通用计算机: 适应性好；相对不高效、高速、经济。
通用计算机： 巨型机；大型机；中型机；小型机； 微型机；单片机。
（体积；功耗；性能；数据存储量； 指令系统；价格成递减）
计算机组成原理
二、计算机的应用
科学计算 测量和测试 教育和卫生 自动控制 信息处理 家用电器 人工智能
解:
(20.59375)10=10100.10011=1.010010011×24 e=4 E=100+01111111=10000011
M=010010011
S=0
32位浮点数格式:
0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000
=(41A4C000)16
计算机组成原理
阶码:E=10000010(移码) 指数:e=E-01111111=00000011=(3)10 尾数:M=1.011011
故: x =+(1.011011)×23=1011.011=(11.375)10
计算机组成原理
例2 将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点 数的二进制存储格式.
广东石油化工学院计算机科学与技术系 刘晶
讲课人简介和联系方式
刘晶 信息学院计算机系 副教授 电话：2923841（宅） E-mail：liusr@ QQ：327693987
目录
第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统
二,一是可以将减法变成加法来运算. 二是补码的符号位可以参加运算.
计算机中是用2n为模补码称1补码
结论: X为正时: [X]反=[X]补=[X]原 X为负时:
求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位变反 加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位变反.
此时X和Y被称为真值. 则[X]原=01011100,
[Y]原=11011100 而[+0]原=00000000,
[-0]原=10000000
计算机组成原理
2 补码
举一实例:3点钟+5小时=8时
3点钟-7小时=8时
即:3-7=3+5
为什么?
答:时钟是以12为模,5和-7互为补码.
在计算机中采用补码主要原因有
计算机组成原理
[+0]补=2n+00…..00=0 [-0]补=2n-00…..00=0