計(jì)算機(jī)組成原理總復(fù)習(xí).ppt

1、a,1,計(jì)算機(jī)組成原理總復(fù)習(xí),建立整機(jī)概念,兩個(gè)層次,兩個(gè)方面,CPU整體概念,硬件系統(tǒng)整機(jī)概念,邏輯組成,工作機(jī)制,a,2,主要內(nèi)容,1、CPU,1）邏輯組成,寄存器傳送級(jí),微操作控制級(jí),各類指令的流程,微命令序列,寄存器、ALU設(shè)置，數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu),2）工作機(jī)制,指令的執(zhí)行過(guò)程,a,3,2、常用運(yùn)算方法規(guī)則,原碼、補(bǔ)碼一位乘法，原碼、補(bǔ)碼不恢復(fù)余數(shù)除法，浮點(diǎn)運(yùn)算法,1）基本概念,2）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的邏輯設(shè)計(jì),芯片地址分配、片選邏輯、框圖,3、存儲(chǔ)器,4、總線,1）基本概念,2）系統(tǒng)總線：信號(hào)組成，時(shí)序控制方式,a,4,5、接口,1）I/O傳送的控制機(jī)制,中斷：基本概念、中斷控制器與接口、中斷過(guò)

2、程,2）接口設(shè)計(jì),接口組成、擬定命令字和狀態(tài)字格式、擴(kuò)展中斷源,6、常用外設(shè)原理,1）鍵盤(pán)：鍵碼轉(zhuǎn)換方法,2）CRT顯示器：VRAM與屏幕顯示的對(duì)應(yīng)關(guān)系（VRAM內(nèi)容和容量、地址組織、信息轉(zhuǎn)換、同步計(jì)數(shù)器的設(shè)置,DMA：基本概念、DMA控制器與接口、 DMA過(guò)程,軟件掃描,a,5,3）打印機(jī)：信息轉(zhuǎn)換、調(diào)用過(guò)程（中斷方式,4）磁盤(pán)：信息分布與尋址信息、調(diào)用過(guò)程（DMA方式）、速度指標(biāo)和容量指標(biāo),第一章 CPU組織,1.1 邏輯組成（模型機(jī),1、CPU數(shù)據(jù)通路框圖（寄存器級(jí),2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）寄存器 獨(dú)立結(jié)構(gòu),可編程：R0R3、PC、SP、PSW,非編程：C、D、IR、MAR、MBR,a,6,

3、a,7,a,8,1.2工作機(jī)制,1、基本尋址方式（模型機(jī),寄存器尋址 ：R 寄存器間址 ：（R,自減型寄存器間址 ：(R)、(SP) (用于入棧操作,自增型寄存器間址 ：(R)+、(SP)+ (用于出棧操作,立即尋址 ：(PC)+ 變址：(R,相對(duì)尋址 ：(PC,a,9,2、思路,2）分清源和目的，確定所采用的尋址方式,源在后，目的在前,3）按周期擬定分步流程,1）了解指令功能，具體完成什么操作,a,10,3、例題,1） MOV (SP)+ ，(R1)； （2） MOV (R2)，(SP)； （3） ADD (R0) ，(R3)； （4） JMP (R0)； （5） JMP (PC)； （6）

4、 SUB (PC)+，(PC,a,11,指令流程在微操作級(jí)的具體實(shí)現(xiàn),1.2.2微命令序列,微命令設(shè)置,1）數(shù)據(jù)通路操作,a,12,1.2.2 微命令的產(chǎn)生方式,1、組合邏輯控制方式,1）基本思想,綜合化簡(jiǎn)產(chǎn)生微命令的條件，形成相應(yīng)邏輯式，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行指令時(shí)，由組合邏輯電路（微命令發(fā)生器）在相應(yīng)時(shí)間發(fā)出所需微命令，控制有關(guān)操作,2）優(yōu)缺點(diǎn),3）應(yīng)用,用于高速計(jì)算機(jī)及小規(guī)模機(jī)器中,a,13,2、微程序控制方式,1）基本思想,注意區(qū)分,產(chǎn)生微命令，控制完成機(jī)器指令功能的一步操作,實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)功能所規(guī)定的一種操作,a,14,包含若干微指令，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令,包含若干機(jī)器指令，完成某一

5、特定任務(wù),存放微程序，位于CPU內(nèi),存放工作程序，位于CPU外,2）優(yōu)缺點(diǎn),3）應(yīng)用,用于速度要求不是很高、功能復(fù)雜的機(jī)器中，特別適用于系列機(jī),a,15,1.2.3 時(shí)序控制方式,掌握定義、特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合,1、同步控制方式,1）定義：各項(xiàng)操作與統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)同步,a,16,2、異步控制方式,申請(qǐng)并控制總線的設(shè)備,響應(yīng)主設(shè)備請(qǐng)求的設(shè)備,a,17,3、同步方式在實(shí)際應(yīng)用中的變化,2）總線周期中插入延長(zhǎng)周期,3）同步方式引入異步應(yīng)答,1）不同指令安排不同時(shí)鐘周期數(shù),擴(kuò)展同步方式,1.3 運(yùn)算方法與運(yùn)算器,1.3.1 運(yùn)算方法,1、原碼一位乘法,a,18,2、補(bǔ)碼一位乘法,a,19,6、浮點(diǎn)運(yùn)算,加減法

6、運(yùn)算過(guò)程,1）判操作數(shù)是否為0,3）尾數(shù)加/減,a,20,1.3.2 運(yùn)算器,硬件組成,a,21,1.4 其他基本概念,1）溢出及判斷方法、擴(kuò)展操作碼、地址結(jié)構(gòu)、隱地址、顯地址等,a,22,第二章 存儲(chǔ)子系統(tǒng),1）芯片數(shù),8片,2）存儲(chǔ)空間安排,任意連續(xù)區(qū)間,3）芯片地址分配與片選邏輯,4KB：12位地址A11A0,哪幾位分配給芯片？哪幾位形成片選邏輯,a,23,芯片 芯片地址 片選邏輯,1KB 1KB 1KB 1KB,4）邏輯圖,A9 A0 A9 A0 A9 A0 A9 A0,a,24,芯片 芯片地址 片選邏輯,4KB 2KB 1KB,4）邏輯圖,A11 A0 A10 A0 A9 A0,CS

7、0=A12 CS1=A12A11 CS2=A12A11A10,3）芯片地址分配與片選邏輯,7KB：13位地址A12 A0,a,25,2.2 基本概念,1、存儲(chǔ)原理,SRAM：利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲(chǔ)信息,DRAM：利用電容存儲(chǔ)電荷存儲(chǔ)信息,2、動(dòng)態(tài)刷新,1）定義：按所存信息定期向電容補(bǔ)充電荷,2）方式：按行讀一遍,a,26,a,27,第三章 I/O子系統(tǒng),3.1 總線與接口的基本概念,1）CPU內(nèi)總線：CPU芯片內(nèi)寄存器和算邏部件之間互連的總線,2）部件內(nèi)總線：插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線,3）系統(tǒng)總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間或各插件板之間互連的總線,a,28,4）外總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或計(jì)

8、算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的總線,3）按數(shù)據(jù)傳送格式分類,2）異步總線：不采用統(tǒng)一時(shí)鐘周期劃分，根據(jù)傳送的實(shí)際需要決定總線周期長(zhǎng)短，以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作,3）擴(kuò)展同步總線：以時(shí)鐘周期為時(shí)序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時(shí)鐘數(shù)可變,a,29,a,30,1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分,2)按時(shí)序控制方式劃分,a,31,3)按I/O傳送控制方式劃分,可采用查詢方式,可插入中斷作DMA善后處理,3.2 I/O傳送控制機(jī)制,a,32,a,33,2、中斷服務(wù)程序入口地址的獲取,a,34,2）非向量中斷方式,將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；CPU響應(yīng)時(shí)執(zhí)行查詢程序，確定中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序,a,35,3、中斷

9、接口功能模型,1）寄存器選擇,對(duì)接口寄存器尋址,2）命令字寄存器,接收CPU發(fā)向外設(shè)的命令,4）數(shù)據(jù)緩沖器,傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)緩沖,3）狀態(tài)字寄存器,反映設(shè)備和接口的運(yùn)行狀態(tài),a,36,a,37,4、中斷全過(guò)程（主機(jī)與外設(shè)交換信息,2）發(fā)啟動(dòng)命令(送命令字)，啟動(dòng)設(shè)備,3）設(shè)備完成工作，申請(qǐng)中斷,6）中斷控制器送出中斷號(hào),a,38,9）返回原程序（返回前開(kāi)中斷,5、中斷接口設(shè)計(jì),a,39,例、某機(jī)需擴(kuò)展兩個(gè)外中斷源。CPU發(fā)向兩設(shè)備的命令字包括啟動(dòng)、停止、讀、寫(xiě)等，設(shè)備狀態(tài)包括忙、完成、故障等。兩設(shè)備共用一個(gè)中斷類型碼（IRQ2）。設(shè)計(jì)接口，要求兩設(shè)備能同時(shí)啟動(dòng)，并行工作,1）接口組成,兩設(shè)備共用

10、一個(gè)接口，設(shè)置一個(gè)命令字（分兩段），一個(gè)狀態(tài)字（分兩段），兩個(gè)緩沖器,2）命令字、狀態(tài)字格式,3）擴(kuò)展方法：向量中斷+非向量中斷方式,兩設(shè)備公共請(qǐng)求送IRQ2。若IRQ2被響應(yīng)，則轉(zhuǎn)入IRQ2服務(wù)程序，在該程序中設(shè)置有兩設(shè)備服務(wù)程序入口。 IRQ2服務(wù)程序查詢狀態(tài)字（先查詢的設(shè)備優(yōu)先級(jí)高），轉(zhuǎn)相應(yīng)中斷處理,a,40,a,41,2、 DMA控制器與接口,a,42,3、 DMA全過(guò)程,a,43,第四章 主要I/O設(shè)備原理,4.1 磁盤(pán),4.1.1 信息分布與尋址信息,a,44,4.1.2 調(diào)用過(guò)程（DMA方式,1)CPU向適配器送出驅(qū)動(dòng)器號(hào)、圓柱面號(hào)、磁頭號(hào)、起始扇區(qū)號(hào)、扇區(qū)數(shù)等外設(shè)尋址信息；向DMA控制器送出傳送方向、主存首址、交換量等信息,2)適配器啟動(dòng)尋道，并用中斷方式判尋道是否正確,3)適配器準(zhǔn)備好(讀盤(pán)：扇區(qū)緩存滿一扇區(qū)；寫(xiě)盤(pán)：扇區(qū)緩存空一扇區(qū)）,提出DMA請(qǐng)求,5)批量傳送完畢，適配器申請(qǐng)中斷,6)CPU響應(yīng)，調(diào)回狀態(tài)字，作善后處理,4)CPU響應(yīng)，由DMA控制器控制總線，實(shí)現(xiàn)傳送,a,45,4.1.4 主要技術(shù)指標(biāo),1、容量,2、速度,a,46,4.2 CRT顯示器,4.2.1 顯示方式與分辨率,4.