计算机原理及组成考点剖析.ppt

1．定点加法、减法运算。 采用二进制补码加法 加法： [X+Y]补=[X]补+[Y]补 　（mod 2） 减法： [X-Y]补=[X]补+[-Y]补 （mod 2） 2．定点乘法。同原码乘法一样:符号位: 单独处理(异或产生) 数值位：求两数绝对值之商 3.定点二进制除法公式： · 两种运算方法：① 恢复余数法：运算步骤不确定，控制复杂，不适合计算机运算。 ② 加减交替法:不恢复余数,运算步骤确定,适合计算机操作。法则：余数为正：商1，下一步作减法；　　　余数为负：商0，下一步作加法。 4.多功能算术/逻辑运算单元(ALU)。　　ALU是运算器的核心部件。 举例:74181ALU,可进行四位并行算术 /逻辑运算。 特点:· 多功能：① 控制端M用来控制作算术运算还是逻辑运算M＝0时，为算术运算；M＝1时，为逻辑运算。 ② 正逻辑工作或负逻辑工作 正逻辑：逻辑1用高电平表示； 5.定点运算器基本结构。运算器包括ALU、阵列 乘除器件、寄存器、多路开关、三态缓冲器、 数据总线等逻辑部件。运算器的设计，主要是 围绕着ALU和寄存器同数据总线之间如何传送操 作数和运算结果而进行的。 运算器的三种结构形式： · 单总线结构的运算器：这种结构的主要缺点 是操作速度较慢，但控制电路比较简单。 · 双总线结构的运算器：两操作数可分别通过 两条总线送入ALU，操作时间较单总线结构的运 算器快。 · 三总线结构的运算器：三总线结构的运算器的特点是操作时间快 *难 点 ????溢出判断是各种运算方法的一个难点，而定点运算和浮点运算判断溢出的方法是不同的。对于浮点运算，应特别注意区分浮点数和用补码表示的浮点规格化形式这两个概念，前者指的是真值，后者指的是机器数，由于补码规格化数的特殊约定，两者表示的数的范围是不同的。 ????本章的另一个难点是掌握原码和补码运算的最根本的区别在于对符号位的处理。原码乘除法结果的符号均和数值部分的运算分开进行，而补码乘除法结果的符号是在数值部分的运算过程中自动形成的。值得注意的是机器内只设加法器，故全部减法运算实质是通过加法操作实现的，这就有一个对减数求“补”的问题。原码除法中减去除数的绝对值，一律用加上除数绝对值的补码实现。应特别注意[-x]补和[-x*]补的区别，其中x*是真值x的绝对值。 ????本章的第三个难点是，若浮点数的阶码采用移码运算时，其运算规则和溢出判断规则与补码运算是不同的。 第七章指令系统 *重 点 ????要求了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能，而一旦计算机的指令系统确定以后，计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响，掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。还应了解RISC 的主要特点及其与CISC 的区别。 1．指令系统。　指一台计算机中所有机器指令的集合，是表征计算机性能的重要因素。 2．指令系统的性能要求。　 完备性、有效性、规整形、兼容性 3．指令寻址方式 顺序寻址方式:指令逐条顺序执行,PC+1-PC 跳跃寻址方式:程序转移 4．引入操作数寻址方式目的 (1)缩短指令长度； (2)扩大寻址范围(3)提高编程灵活性 5.操作数的寻址 (1) 立即寻址 (2) 直接寻址 (3) 间接寻址 (4) 寄存器寻址 (5) 寄存的间接寻址 (6) 偏移寻址(1)相对寻址(2)基址寻址(3)变址寻址 (7) 堆栈寻址 *难 点 ????要求掌握设计指令格式的方法,学会根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位数及其含义。特别是在实际机器中，指令字长不一定等于存储字长，因此应格外注意各种寻址方法和地址格式的运用。 第八章CPU 的结构和功能 *重 点 ????要认识到机器的核心是CPU，通过对CPU 的功能和内部结构的了解，掌握机器完成一条指令的全过程是在CPU 的统一指挥下进行的，而且CPU 在不同的工作周期内访存的性质是不同的。此外还应掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用，以及为了进一步提高数据的处理能力，开发系统的并行性，在现代计算机中大量采用流水技术。 1.CPU功能和组成； 2. CPU的组织(运算部件、寄存器设置、存储器接口) 时序部件)； 3.指令周期;指取出并执行一条指令的时间。由若干个CPU周期组成。CPU周期： 通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。时钟周期:是CPU处理操作的最基本单位。 4.典型指令周期流程 (1)非访内指令指令周期流程 (2)直接访内指令指令周期流程 (3)间接访内指令指令周期流程 (4)程序控制指令周期 5