吉林大学2015级计算机组成原理期末复习题目四.pptxVIP

吉林大学2015级计算机组成原理期末复习题目四$number{01}目录计算机系统概述数字逻辑基础计算机中的数据表示运算方法和运算器指令系统中央处理器01计算机系统概述计算机系统的基本组成硬件系统包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，是计算机的物理实体。1软件系统包括系统软件和应用软件，是计算机的程序和数据集合。23操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制硬件和软件资源。计算机系统的发展历程电子管计算机，出现于20世纪40年代，体积庞大、耗能高、可靠性差。第一代计算机晶体管计算机，出现于20世纪50年代，比电子管计算机体积小、速度快、可靠性高。第二代计算机集成电路计算机，出现于20世纪60年代，体积更小、速度更快、可靠性更高。第三代计算机计算机系统的性能指标运算速度存储容量指计算机执行指令和数据处理的速度，通常用每秒执行指令的条数来表示。指计算机存储器能够存储的数据量，通常用存储器容量的大小来表示。可靠性可维护性指计算机系统在运行过程中出现故障时能够及时修复的能力，通常用平均修复时间来表示。指计算机系统在规定的时间内和规定的条件下完成规定功能的能力，通常用平均无故障时间来表示。02数字逻辑基础数制与编码数制数制是计数的方法，常用的有二进制、十进制和十六进制。二进制由0和1组成，是计算机内部处理数据的进制。二进制编码二进制编码是指将二进制数转换为十进制数的过程，常见的二进制编码方式有原码、反码和补码。逻辑代数基础要点一要点二逻辑变量基本逻辑运算逻辑变量只有两种状态，即真（用1表示）和假（用0表示）。包括与（AND）、或（OR）、非（NOT）三种基本逻辑运算，以及异或（XOR）等复合逻辑运算。逻辑门电路与门电路实现与运算的电路，当所有输入都为真时，输出才为真。或门电路实现或运算的电路，当至少一个输入为真时，输出就为真。非门电路实现逻辑非运算的电路，对输入信号进行反转。03计算机中的数据表示数值型数据的表示整数表示法实数表示法二进制、十进制、十六进制等。定点数和浮点数表示法，以及IEEE754标准。数值精度和范围根据不同表示法，数值具有不同的精度和范围。非数值型数据的表示通过特定编码格式进行存储和传输。图像和音频以字节为单位进行存储和传输。字符串ASCII码、Unicode码等。字符编码数据校验方法奇偶校验CRC校验MAC地址校验通过增加一位校验位，使得整个数据中1的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）。循环冗余校验，利用多项式对数据进行校验。用于网络设备地址的校验。04运算方法和运算器定点数的表示和运算定点数的表示方法：二进制、十进制和十六进制。01定点数的加法运算：规则和步骤。02定点数的减法运算：规则和步骤。03定点数的乘法运算：规则和步骤。04定点数的除法运算：规则和步骤。05浮点数的表示和运算浮点数的加法运算：规则和步骤。浮点数的表示方法：IEEE754标准。0201浮点数的除法运算：规则和步骤。浮点数的减法运算：规则和步骤。030504浮点数的乘法运算：规则和步骤。运算器的组成和设计运算器的基本组成：加法器、减法器、乘法器、除法器等。01运算器的设计原则：高效、简洁、可靠。02运算器的设计流程：需求分析、设计、实现、测试等阶段。0305指令系统指令格式操作码表示指令的操作类型，如加、减、乘、除等。地址码表示操作数的地址，可以是寄存器、内存单元或立即数。修饰位用于表示指令的某些属性，如是否为跳转指令、是否为条件执行指令等。寻址方式立即寻址01操作数直接存储在指令中，如ADDR1,#10。0203寄存器寻址内存寻址操作数存储在寄存器中，如ADDR1,R2。操作数存储在内存单元中，如ADD[R1],R2。指令的分类与功能数据传输指令用于在寄存器、内存和输入/输出设备之间传输数据，如MOV、LOAD、STORE等。逻辑运算指令用于执行逻辑运算，如AND、OR、XOR等。算术运算指令用于执行基本的算术运算，如ADD、SUB、MUL、DIV等。控制指令用于控制程序的流程，如JMP、CALL、RET等。06中央处理器CPU的功能和组成功能CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令，控制计算机的各个部分协调工作，完成输入/输出、数据处理、存储器访问等操作。组成CPU主要由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术运算和逻辑运算，控制器负责协调各个部件的工作，包括指令的取指、译码、执行和回写等操作。CPU的设计和实现设计CPU的设计涉及到多个方面，如指令集设计、微架构设计、电路设计等。指令集设计决定了CPU能执行哪些操作，微架构设计决定了CPU如何执行指令，电路设计则涉及到具体实现。实现CPU的实现可以采用不同的技术，如CMOS、BiCMOS、GaAs等。不同的技术有不同的优缺点，如CMOS功耗低、稳