计算机原理考研复习课件.ppt

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1、主要内容：1、CPU（1）逻辑组成寄存器传送级：微操作控制级：各类指令的流程微命令序列寄存器、ALU设置，数据通路结构（2）工作机制指令的执行过程微命令序列微命令产生方式时序控制方式：组合逻辑控制微程序控制同步控制12、常用运算方法规则原码、补码一位乘法，原码、补码不恢复余数除法，浮点运算法（1）基本概念（2）半导体存储器的逻辑设计芯片地址分配、片选逻辑、框图3、存储器4、总线（1）基本概念（2）系统总线：信号组成，时序控制方式25、接口（1）I/O传送的控制机制中断：基本概念、中断控制器与接口、中断过程（2）接口设计接口组成、拟定命令字

2、和状态字格式、扩展中断源6、常用外设原理（1）键盘：键码转换方法（2）CRT显示器：VRAM与屏幕显示的对应关系（VRAM内容和容量、地址组织、信息转换、同步计数器的设置）DMA：基本概念、DMA控制器与接口、DMA过程（软件扫描）3（3）打印机：信息转换、调用过程（中断方式）（4）磁盘：信息分布与寻址信息、调用过程（DMA方式）、速度指标和容量指标第一章CPU组织1.1逻辑组成（模型机）1、CPU数据通路框图（寄存器级）2、结构特点（1）寄存器独立结构可编程：R0～R3、PC、SP、PSW非编程：C、D、IR、MAR、MBR4R0~R3

3、R0~R3CDCDSPPCPSWMDRA移位器BALUR2R0R1MI/OCB内总线CR3DMARMDRIRPCSPPSWABDB控制逻辑5（2）ALU部件作为CPU内部数据传送通路的中心。输入选择器：选择操作数来源ALU：运算处理输出移位器：选择输出方式（3）內总线单向数据总线（ALU总线），实现数据分配。（4）与系统总线的连接由MAR、MBR实现连接。61.2工作机制用寄存器传送语言描述指令从读取到执行的整个流程。1.2.1指令流程（寄存器传送级）拟定流程的关键：清楚数据通路结构掌握基本寻址方式1、基本寻址方式（模型机）寄存器寻址：R

4、寄存器间址：（R）自减型寄存器间址：–(R)、–(SP)(用于入栈操作)自增型寄存器间址：(R)+、(SP)+(用于出栈操作)立即寻址：(PC)+变址：Ｘ(R)相对寻址：Ｘ(PC)72、思路（2）分清源和目的，确定所采用的寻址方式源在后，目的在前。（3）按周期拟定分步流程（1）了解指令功能，具体完成什么操作MOV：源数目的地ADD：结果目的地JMP：转移地址PCRST：返回地址PCJSR：子程序入口PC，并保存返回地址模型机允许：每一步完成一次从Ｍ读出，并经数据通路传送的操作；或一次经数据通路传送的操作；或一次向Ｍ写入的操作。83、例题（

5、1）MOV(SP)+，Ｘ(R1)；（2）MOVＸ(R2)，–(SP)；（3）ADD–(R0)，Ｘ(R3)；（4）JMP(R0)；（5）JMPＸ(PC)；（6）SUB(PC)+，Ｘ(PC)；9指令流程在微操作级的具体实现。1.2.2微命令序列微命令设置:（1）数据通路操作ALU输入选择：R0A、CB、……ALU功能选择：加、减、加1、传送、……移位功能选择：左移、右移、直送、……结果分配：CPR0、CPR1、CPC、……（2）访存操作地址使能EMAR、读R、写W（读/写R/W）、置入SMBR、置入SIR101.2.2微命令的产生方式1、组合

6、逻辑控制方式（1）基本思想综合化简产生微命令的条件，形成相应逻辑式，用组合逻辑电路实现。执行指令时，由组合逻辑电路（微命令发生器）在相应时间发出所需微命令，控制有关操作。（2）优缺点优点：速度快。缺点：设计不规整，结构零乱，不易修改、扩充指令系统功能。（3）应用用于高速计算机及小规模机器中。112、微程序控制方式（1）基本思想1）将微命令以代码形式编成微指令，控制一步操作；2）若干微指令编成一段微程序，解释执行一条机器指令；3）微程序事先存放在控制存储器（CM）中，执行机器指令时再取出。注意区分：微指令：机器指令：产生微命令，控制完成机器

7、指令功能的一步操作。实现指令系统功能所规定的一种操作。12微程序：工作程序：包含若干微指令，解释执行一条机器指令包含若干机器指令，完成某一特定任务CM：主存：存放微程序，位于CPU内。存放工作程序，位于CPU外。（2）优缺点优点：结构规整，设计效率高，性价比高，可靠性高，易于修改、扩展指令系统功能。缺点：速度较慢，执行效率受影响。（3）应用用于速度要求不是很高、功能复杂的机器中，特别适用于系列机。131.2.3时序控制方式掌握定义、特点、应用场合。1、同步控制方式（1）定义：各项操作与统一时序信号同步。操作与时序信号的关系同步控制方式异步

8、控制方式（2）特点：1）有明显时序时间划分；3）各步操作的衔接、各部件之间的数据传送受严格同步定时控制。2）时钟周期（节拍）时间固定；（3）应用场合：用于CPU内部、设备内部、总线操作（各挂接