2023年计算机组成原理考点.pdf

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1、408-计 算 机 组 成 原 理 考 点 整 理.计 算 机 系 统 概 述 1.发 展 历 史 电 子 管 晶 体 管 中 小 规 模 集 成 电 路 超 大 规 模 集 成 电 路 2.摩 尔 定 理 3.冯 诺 伊 曼 结 构 特 点 采 用“存 储 程 序”的 工 作 方 式，控 制 流 驱 动 方 式，按 地 址 访 问 并 顺 序 执 行 指 令 计 算 机 硬 件 系 统 由 输 入 输 出 设 备、存 储 器、运 算 器、控 制 器 5 大 部 件 组 成 指 令 和 数 据 以 同 等 地 位 存 储 指 令 和 数 据 均 为 二 进 制 码 指 令 由 操 作 码 和

2、地 址 码 组 成 4.计 算 机 功 能 部 件 输 入 设 备 输 出 设 备 存 储 器 主 存 储 器（内 存 储 器）按 地 址 存 取 方 式 组 成 地 址 寄 存 器 MAR 存 放 访 存 地 址 位 数 对 应 存 储 单 元 个 数 数 据 寄 存 器 MDR 暂 存 要 读 写 的 信 息 与 存 储 字 长 相 等 时 序 控 制 逻 辑 产 生 存 储 器 操 作 所 需 的 各 种 时 序 信 号 辅 助 存 储 器（外 存 储 器）运 算 器 核 心 算 术 逻 辑 单 元 ALU 必 备 寄 存 器 累 加 器 ACC 乘 商 寄 存 器 MQ 操 作 数 寄

3、 存 器 X控 制 器 组 成 控 制 单 元 CU Control Unit 程 序 计 数 器 PC Program Counter 存 放 当 前 欲 执 行 指 令 指 令 寄 存 器 IR Instrument Register 存 放 当 前 正 在 执 行 的 指 令 5.CPU ALU 通 用 寄 存 器 组 GPRs 标 志 寄 存 器 控 制 器 指 令 寄 存 器 IR 程 序 计 数 器 PC 存 储 器 地 址 寄 存 器 MAR 存 储 器 数 据 寄 存 器 MDR6.计 算 机 软 件 系 统 软 件 和 应 用 软 件 系 统 软 件 基 础 软 件 作 为

4、系 统 资 源 提 供 给 用 户 使 用 主 要 有 操 作 系 统 OS 数 据 库 管 理 软 件 DBMS 语 言 处 理 程 序 分 布 式 软 件 系 统 网 络 软 件 系 统 标 准 库 程 序 服 务 性 程 序 应 用 软 件用 户 为 解 决 某 个 应 用 领 域 中 的 各 类 问 题 而 编 制 的 程 序、三 个 级 别 的 语 言 机 器 语 言 二 进 制 代 码 语 言 计 算 机 唯 一 可 以 直 接 识 别 和 执 行 的 语 言 汇 编 语 言 助 记 符 高 级 语 言 翻 译 程 序 汇 编 程 序 将 汇 编 程 序 汇 编 成 机 器 程 序

5、 解 释 程 序 不 生 成 目 标 语 言 代 码，同 声 传 译 编 译 程 序 生 成 目 标 语 言 代 码，笔 译 软 件 和 硬 件 的 逻 辑 等 价 性 某 一 功 能，既 可 用 软 件 实 现，又 可 用 硬 件 实 现 7.层 次 结 构 图 1.3 计 算 机 系 统 的 多 级 层 次 结 构 下 层 是 上 层 的 基 础，上 层 是 下 层 的 扩 展 8.计 算 机 的 性 能 指 标 机 器 字 长、指 令 字 长 和 存 储 字 长 字 长 也 称 机 器 字 长 是 计 算 机 进 行 一 次 整 数 运 算(即 定 点 整 数 运 算)所 能 处 理 的

6、 二 进 制 数 据 的 位 数 指 令 字 长 是 一 个 指 令 字 中 包 含 的 二 进 制 代 码 的 位 数 存 储 字 长 是 一 个 存 储 单 元 存 储 的 二 进 制 代 码 的 长 度 字 长 越 长，数 的 表 示 范 围 越 大，计 算 精 度 越 高 数 据 通 路 带 宽 数 据 总 线 一 次 所 能 并 行 传 送 信 息 的 位 数 主 存 容 量 主 存 储 器 所 能 存 储 信 息 的 最 大 容 量 运 算 速 度 吞 吐 量 响 应 时 间 C PU时 钟 周 期 主 频 CPI CPU执 行 时 间 MIPS MFLOPS、GFLOPS、TFL

7、OPS.PFLOPS.EFLOPS.ZFLOPS 基 准 程 序 对 于 不 同 的 应 用 场 景 选 择 不 同 的 基 准 程 序 不 一 定 准 确 9.系 列 机 基 本 特 性：指 令 系 统 向 后 兼 容 10.兼 容 计 算 机 软 件 或 硬 件 之 间 的 通 用 性 向 前 兼 容(Forward C om p atib ility):指 老 的 版 本 的 软/硬 件 可 以 使 用 新 版 本 的 软/硬 件 产 生 的 数 据。“Forward”一 词 在 这 里 有“未 来”的 意 思，我 认 为 翻 译 成“向 未 来”更 加 形 象 一 些，不 知 是 哪

8、位 先 人 翻 译 成 了“向 前”，很 多 时 候 汉 语 中 这 个“向 前”是 指“从 前”还 是“之 后”是 有 歧 义 的。向 上 兼 容(Upward C om p atib ility):与 向 前 兼 容 相 同。向 后 兼 容(Backward C om patibility):指 新 的 版 本 的 软/硬 件 可 以 使 用 老 版 本 的 软/硬 件 产 生 的 数 据。向 下 兼 容(Downward C om p atib ility):与 向 后 兼 容 相 同。11.软 件 的 可 移 植 性 不 同 系 列 计 算 机 之 间 软 件 通 用 的 可 能 高

9、级 语 言 具 有 较 好 的 可 移 植 性 12.固 件 程 序 固 化 在 ROM中 的 组 成 的 部 件 执 行 速 度 快 于 软 件，灵 活 性 高 于 硬 件 二.数 值 的 表 示 与 运 算 1.数 制 与 编 码 进 位 之 间 的 相 互 转 换 基 数 每 个 数 位 所 用 到 的 不 同 数 码 的 个 数 除 基 取 余 法（整 数 部 分）除 基 2|I 2 3取 余 i 眼 低 位 2 6 T o T T 0且 高 位 0 乘 基 取 余 法（小 数 部 分）桑 基 0.687Sx 11.37500.3750X?-0.7500 x 2取 整 最 高 位 1.

10、50000.50Q0 x 21.0000 最 低 位 0 真 值 自 然 语 言 中 的 数 字 机 器 数 真 值 在 机 器 中 的 存 储 形 式 BCD 码 8421码 余 3码 2421码 定 点 数 的 编 码 表 示 定 点 小 数 纯 小 数 约 定 小 数 点 位 置 在 符 号 位 之 后 定 点 整 数 纯 整 数 约 定 小 数 点 位 置 在 最 低 有 效 位 之 后 原 码 符 号 位+数 的 绝 对 值 反 码 整 数 与 原 码 相 同 负 数 原 码 的 数 值 位 取 反，符 号 位 不 变 补 码 整 数 与 原 码 相 同 负 数 反 码 数 值 位+

11、1 移 码 只 能 表 示 整 数 补 码 符 号 位 取 反 便 于 两 个 数 之 间 的 比 较 定 点 补 码 整 数 表 示 整 数，定 点 原 码 小 数 表 示 浮 点 数 的 尾 数 部 分，移 码 表 示 浮 点 数 的 阶 码 部 分 原、反、补、移 码 之 间 的 转 换 原、反、补、移 码 的 转 换 各 种 码 基 本 特 性各 种 码 的 基 本 特 性 总 结 n 4 l bit 合 法 表 示 范 国 品 大 的 收 短 小 的 败 值 0的 表 示 用 符 号 整 数-(2rt-l)S x i 2n-l0111.111=2 T1111.1U=心-1)(*0p=

12、0,000.000(0=1,000 000拒 符 号 用 数:大 厂-/7 S*S 2 70111.111=2 71.000.000=-(2 7)9 反=o,ooo.8 0-0fi=1,111 111带 符 号 整 数，用 2 S Jts 2n-lo.n i.i n=2ff-l1 0 0 0.0 0 0=-2”网 卜=0,000.000H值 0只 有 一 树 屈 带 符 号 整 数:死 吗-2,s x i 2a-l1111.111=2 70000 000 J 0 h=1 0 0 0.000现 债。只 有 一 料 哆 科 无 符 号 演 0 S x s 2 J-11111.111=2。-1000

13、0.000=00000.000利.的 合 法 左 不 他 四 完 仝 相 同，都 有 两 种 方 法 我 小 口 假 0朱 码 的 伶 法 表 示 慈 用 比 原 码 多 个 鱼 数 只 有 一 种 方 法 表 示 口 值 0表 码 的 合 法 表 示 慈 图 比 篇 码 多 个 仇 收,只 有 种 方 法 去 示 H 值。定 点 小 数 和 定 点 整 数 的 表 示 范 围 记 温 u n w u n w u 定 点 小 数 定 点 整 数 定 点 整 数 BMMHMM1Htn+1 bit 合 法 表 示 范 雷 小 的 IS”0的 表 示 定 点 整 数:原 码 0.111.I l l=

14、2n-lm i i n=-(2n-l)卜。值=0.000.000-Ct=1.000.000定 点 整 数 反 码 0,111.I l l=2n-l1.000 000=(2T)(Ok=0,000,000卜 o h=L iii.in定 点 整 数.扑 码 2 l x s 2-l0.1U.111=2-l1000.000=-2n(0J#-0,000.000m 值 o只 有 一 m b 定 点/塌 t:原 码-(1-2。s ITS 1-2 0.111.Ill=1-2i n i i n=-(1-2(*0 b=0.000 000-01.=1,000,000定 点/图:反 码-(1-2。4 x i,1-2 0

15、,111.I l l=1-2*1.000 000二-a-2PO)S=0,000.000 o u=1111.I l l定 点，-1 i x s 1-2*0,111.111=1-2 c1000.000=-X(0k=0,000-000夙 值 0只 有 T H H 2.运 算 方 法 与 运 算 电 路 基 础 运 算 部 件 一 位 全 加 器 本 位、进 位 全 加&(F A)是 城 基 本 的 加 法 单 元，有 加 数”加 数 B,与 低 位 传 来 的 进 位 C T 共 三 个 输 入 有 本 位 和$与 质 腐 i位 的 进 位 C,共 两 个 输 出.全 加 器 的 逻 辑 聂 达 式

16、 如 下.和 表 达 式，S,-4$B,。C r 4、Bt.C“中 有 音 数 个 I 时,S,-h 否 则$-0)进 位 表 14式，G=4B,+“B J C i 串 行 进 位 加 法 器 并 行 进 位 加 法 器 全 先 行 进 位 加 法 器 两 级 或 多 级 先 行 进 位 加 法 器 移 位 运 算 算 术 移 位 操 作 对 象 为 有 符 号 数码 制 添 朴 代 码 正 数 原 码、朴 码、反 玛 0负 数 原 码 0补 码 左 移 停 0右 移 添 1反 码 1左 移 相 当 于 X 2:右 移 相 当 于+2由 于 位 数 有 限,因 此 有 时 候 无 法 用 算

17、数 移 位 精 确 地 等 效 乘 除 法 逻 辑 移 位 操 作 对 象 为 无 符 号 数 1 0 1 1 0 1 0 1逻 辑 右 移 Q Q Q B B E逻 辑 左 移 逻 辑 右 移:高 位 补 0,低 位 舍 弃.逻 辑 左 移：低 位 补 0.高 位 舍 弃 可 以 把 逻 辑 移 位 行 作 是 对“无 符 号 数”的 算 数 移 位 循 环 移 位 循 环 左 移：1 0 1 1 0 1 0 1CF带 进 位 位 的 循 环 左 移 I 1 1 0 1 1 0 1 0 1戢 离 位 戢 低 位（“不 希 进 位 位 的 做 环 石 作（C）不 带 进 位 位 的 循 环 东

18、 移 回 加 减 运 算 原 码 的 加 减 运 算 设 明 必%和)%,进 行 加 MJ 运 算 的 般 剜 如 下.加 法 规 则：先 判 符 号 位，着 相 同.则 绝 对 值 相 加，结 果 符 号 位 不 变：若 不 同.期 做 减 法，绝 对 值 大 的 数 M去 纶 对 值 小 的 数，站 果 籽 号 位 与 绝 对 值 大 的 败 相 同.发 法 规 副：两 个 原 码 农 示 的 数 相 减，苜 先 将 减 数 符 号 取 反，然 后 将 被 M数 与 符 号 取 反 后 的 M数 按 原 玛 加 法 进 厅 运 算.注 意，逵 算 时 法 京 机 X字 狭，者 左 边 付

19、出 支 溢 出 时，将 滋 出 他 W 裤.补 码 的 加 减 运 算 和 无 符 号 数 运 算 规 则 相 同，电 路 实 现 相 同 电 路 实 现 n b r t l H X t V.楂 位 阳 如 的 町 n b W X-Y：痔 说&Y-制 拉 位 以 乙 末！，,1 知 的 卜 f)”.法 交 加 法 标 志 位 的 生 成 标 志 位 生 成.畲 义 V W W B M U B U M IS M T m.I or-W 4 M X T*f i1 立 3 a 并 无，Q M O 3 Xr T S M M S M B s r-t A ic B a v ftttT H f t r it

20、t n z j sr-1JK；s r c w tN W K K x u ta ita n/*W X d 1 Z l,lH市 E M 0 4 O Z i f 0，9 u。飞 K/：4 只!*/*?W 1f，财 费 用 一 网”加 祀*4 了 O flM M L g”+I 方 盾 Cl-I M t o r e mk-溢 出 判 别 方 法 一 位 符 号 位 设 的 符 号 为 4,3 的 符 号 为 8“运 算 结 多 的 朝 为 S“则 滋 出 逻 辑 表 达 式 为-A A+W,若 y-0,表 示 无 溢 出；若，=1,表 示 有 溢 出.双 符 号 位 符 号 位&S a 的 各 种 情

21、况 如 下：2|Sq=00：表 示 结 果 为 正 数，无 溢 出.S,品=01：表 示 结 果 正 溢 出.SjSq=10：表 示 结 果 负 溢 出.Siisi2=t表 示 结 果 为 负 数，无 溢 出。存 储 时 只 用 存 储 一 个 符 号 位 一 位 符 号 位 根 据 数 据 位 的 进 位 判 断 若 符 号 位 的 进 位 G q*高 数 位 的 进 位 G 相 同，则 说 明 没 有 滋 出，否 则 表 示 发 生 滋 出 滋 出 建 辑 判 断 表 达 式 为 若，=0,衰 示 无 油 出，=i,表 示 衣 也 出 乘 法 运 算 原 码 一 位 乘 法 逻 辑 右 移

22、 符 号 位 不 参 加 运 算 累 加-右 移 例【例 2.7】|ftx=-0.1101,-0.1 0 1 1,采 用 原 码 一 位 乘 法 求 x y.Ml W-00.1101,M=0 0 1 0 1 1.原 码 一 位 乘 法 的 求 解 过 程 如 下.结 果 的 绝 对 值 部 分（商 生 部 分 租）（低 位 部 分 枳/果 数）说 明 00.0000 i（U丢 失 何 起 始 情 况 中 1 00.1101i1X产 1.w*wc a n o i右 移 00.0110-1101*1 方 移 部 分 枳 和 柒 数 主！00.1101*1,迪 中|01.0011右 移 00.100

23、1-1110.1!右 格 部 分 根 和 桑 效*0 00.0000叱。则*000.loot11右 移 00.0100.1111*01!11右 移 部 分 枳 和 乘 数 现 00.1101“1,J*W01.00011右 移 00.1000-m i i o i i右 移 部 分 树 和 菜 致 集 依 全 船 移 出 补 码 一 位 乘 法 Booth算 法 算 术 右 移 符 号 位 参 与 运 算 被 乘 数 一 般 取 双 符 号 位 部 分 积 取 双 符 号 位 成 熟 取 单 符 号 位 例【例 2.8】iSx-.1101.y=0.1011.采 用 Booth 算 法 求 x,y.

24、ff：M-11.0011,-x-00.1l01,y-0.101).Booth算 法 的 求 解 过 程 如 下.（离 生 都 分 的（低 位 部 分 积 净 效）Q.I0I申 妥 矢 位 也 明 00.0000 起 始 情 H”F.00.1101t100.11011右 移 00X1110.-10.101*101*0 00.0000009110(行 移 00.0011-010.IQh.10111右 移 都 分 枳 和 jft数 11.0011 内 4 T.1 M M*11X)11011右 移 11.1011-OOIOIJ OIIO 右 移 觐 分 枳 和 柒 的 卜 小 00.1101i 外 力

25、 3 0 力 7 4 A l.004000 1右 移 00.0100 00010110!10右 移 部 分 粮 和 桑 效 11.0011 外 力 T1,力 一】则 口】朴 1甲 1 1构 成 伊 少 即 所 以 卜 切“一 0001，fl|x-0.10001111.除 法 运 算 原 码 除 法 运 算 恢 复 余 数 法 超 温 日 寺 益？1 8 国 雌，恢 复 余 数 法（手 翼）:符 号 位 I 胞 对 位 符 号 位 与 数 值 位 分 开 处 理 设 机 器 字 长 为 5位（含 I位 符 号 位.k 4）,E H 0 I 1,y-O I I O L 栗 用 原 码 铁 空 余

26、数 法 求 必|x M）.1 0 ll.LMO.iOU（-M ln.-1.0011被 除 数/余 数 e OIOII,(M*i.oonHMh左 格 11.11101O.IIO)、0.10111.0110I OOH(irn ii左 尊 1.0010H-MJn lo o n0.0101 不 恢 复 余 数 法 ffio,“除 数 I悚 义 为 老 余 教 余 数 俊 倒 左 格 负 O.余 为 科 ft数 要 恢 余 秋 并 n U L I M Y l N/X V U l n Z K/A I 科 W iq品 穹 Q Q群：611174324 原 J除 让：加 减 交 替 法 符 号 位 与 数 值

27、 位 分 开 处 理 设 机 器 字 长 为 5位（含 1位 符 号 位.”=4）,D IO,yMJ I I O I.采 用 原 码 和 减 交 替 除 法 求 特 0 1 0 1 1.ly H.H O L 网 管-0.1101 0 咖 产 1.0011桢 除 数，余 数 十 闻”0 10111.00111.1110左 移 1 1104M上 0.11010 1001左 移 1 001Y询 科 1.00110.0101左 移 0.1011H-Mk 100111 110!左 移 1 10111+(1疝 0.110100111若 余 数 为 负.并-L J.正 确 余 数 得 M 一，Q”0 l余

28、0.0111X2 4戒 除 数-I除 数 小 新 余 数 购 余 敷 左 移 用 I除 数 I|Q 1 余 数 发 移 并“除 数 I商 符 号 和 值 分 开 运 算 补 码 除 法 运 算补 码 除 法，加 减 交 替 法 2 机 需 7 氏 为 S仲 j 含 1位 泞；柞.4)尸 H)lU(Xh.严 1。11 父 小，卜 研,符 依 泣 求 必 闾 D 0 I 0 0 0,M H 0 1 Q L EipO O JO H 川.*0 0 1 1 I X k0崇 左 移 技 除 如 余 物 如 归 00 1000iim o i 左 移 II 1101II 101000 1011bl*00010

29、100,1010II 0101左 告”小 II 1111Il m a00 1011东 移 灿 00 10010100)0II 0101000111001000 00000111101 00001111010 00010000101 000.001010 0 0 1 8111111 00101111110 o io i001001 01010010010 10300000111 10101 码 除 区；符 号 俭 与 运 算 极 小 数/农 数.防 H果 用 取 粉 号 位 破 除 故 W*敢 同 号.则 林 陶 皎 减 去 除 我：异 号 剧 城 除 数 加 上 除 数.余 数 和 除 数 问

30、 号.A L 余 数 左 转 7 m A 稔 敷,余 故 他 除 数 计 A u.余 数 左 柞 位 加 E除 敷.函 复 n次 总 结 除 法 运 算 总 结 回 顾 移 位 除 法 类 制 存 号 位 参 与 运 算 加 域 次 数 上 育、加 液 除 则 方 向 次 数 说 明 蜿 码 加 减 殳 性 法，卜 码 加 就 交 替 法 fr Nll!liN+2N+1余 数 的 正 负 余 数 和 除 数 是 否 问 号 若 用 终 余 数 为 负.需 恢 且 余 数 育 末 位 恨 左&N C 语 言 中 的 整 数 类 型 及 类 型 转 换 有 符 号 数 和 无 符 号 数 的 转

31、换 机 器 保 存 的 值 不 变，解 释 这 些 值 的 方 式 改 变 不 同 字 长 整 数 之 间 的 转 换 大 字 长 转 换 为 小 字 长 时，高 位 舍 弃 小 字 长 转 换 为 大 字 长 时，对 应 位 相 等，符 号 位 填 充 高 位(无 符 号 数 填 0)数 据 的 存 储 与 排 列 大 端 存 储 数 据 高 位 存 放 在 低 地 址 符 合 人 类 认 知 小 端 存 储 数 据 低 位 存 放 在 低 地 址 便 于 机 器 处 理 边 界 对 齐 以 半 字 或 字 为 单 位，不 够 的 填 充 空 白 字 符 空 间 换 时 间 虽 然 造 成

32、了 空 间 的 浪 费，但 提 高 了 取 指 令 和 取 数 的 速 度 精 简 指 令 系 统 计 算 机 RISC通 常 采 用 边 界 对 齐 方 式 浮 点 数 的 表 示 与 运 算 表 示 格 式 浮 点 数 的 表 示 r 进，。Kn Kn_|.K2&Ko i A-Ka x rn K n-iX r-l+-+K2x r24&x r K。，K.：K.,x r-x r定 力,散；i m-2 2 x 0 1.0 1 0 0.K I-23XO O.1 O 1 O 0 1 1 0 1 0 1 0在，温 用-双 料 8 仲”.当 沿 由 蒙 牛 时.可 以 挽 救.中 小 的 仲 AhF确

33、的 将 弓 伟 规 格 化 浮 点 数 的 特 点 典 I 用 鬣 码 我 小 的 凡 依 追 打 规 格 化：I!tt/M H X X X的 彩 成,其 最 大 值 衣 东 为 O il h 酸 小 值 笈 小 为。1 0。足 做 的 衣 小 范 出 刈,此 41-”).负 数 为“X X X的 彩 W.K 总 大 值 小 为 I 1 0。，或 小 处 我 不 为 I n I.用 数 的 我 小 於 国 为 r i-r-T/2.i f l t o j M t t i 2 用，卜 科 表 示 的 尾 侬 HJ跟 格 化：U 3 d B B iL tk Z K H X*X即 彩 式.六 皴 大

34、俯 在 小 加 II L 版 小 依&小。10.。比 数 的 衣 小 BIR 为 l/2 0 W H Y 1.K p M O p-V：f t Ajl o x X X 的 花 式.K d h f O 小 为|(H I：公 小 的 为|(XI I).兄 t i的 友 示 范 第 3 l v T We g.若 某 浮 点 殁 的 m妇,星 敛 川，卜 利 衣 M 8 俭 Io lio：1 iilo io o tn w翅 珞 化？在，朴 丹 灯 改 左 仔.低 位 外(h A 码*右 移.高 位 朴 1 IEEE 754 标 准IEEE 754标 准 0F.iL A oatlong double观 浮

35、 力 政 长 浮 点 数 据 时 浮 点 敛 做 符 an 船 门 历 分.即 年 日 发”KQ停“廿 蛇 衣 瓦 i l:/:m、】色 小 厘 S U M值 Q 位 敢 t 避 制 位 B 侦*L 1127102316383十 六 班 7FH3FFH3FFFHfloatdoubleI LOO IMXJI 1000 I01IJ010I 0000 10U(UU00|(XNi(irNI|I I 1 1 0 0010 0101 0000 I0MIGX0 0(X)1)(NKN)0001 I!11(XNM)1X00 MMX)(KNJ理 格 化 的 町 疗 点 敏 的 A 依 为，-I p x l J W

36、 x A h电 格 化 长 打 力 攻 的 A 的 内：l T r x l X KDIEEE 754标 准*码*曲 桂 网 伯 格 累 川 原 码 表 水 陞 龙 东 一 岛 伍 1_一 入 _n E M 表 示 尾 数 l.M数 符 阶 码 邮 分.用 移 码 衣 求 尾 数 数 值 位 例：IEEE 754的 的 精 度 浮 点 数 COAOOOOOH的 值 时 多 少。CO A0 00 00 H-1100 0000 1010 0000 0000 0000 0000 0000数 符 二 1今 是 个 负 数 尾 数 部 分=0100.(除 含 最 高 位 1)6 尾 部 分 值(1.01)

37、2移 码=10000001.匚 行：129D单 精 度 浮 点 里 偏 移 地=127D阶 码 真 值；移 码-偏 移 母.L CO 0001-1111111=(00000010)?=(2)10-浮 点 数 真 值,(-1.01b x 22=-1.25 X 22=-5.0IEEE 754标 准 依 都 公/i w 小 上 故，小 小,X 1I：.1 M:我 小 尾 收 L Mt t构 汾 阳 耳 分.即 修 官 长 小 敷 RiftfPIEEE 7 5 4单 精 度 浮 力 即 能 衣 上 的 最 小 绝 对 值,用 火 绝 M 值 是 多 少？最 小 第 时 值：尼 数 全 为 0 阶 码

38、H 值 最 小*1 2 6.时 技 陆 碍 机 制 数 0000 0001此 时 整 体 的 用 值 为 1 Q L X 2 5只 有 ISE口 4时.献 a=(-i y x i S Q F”7当 阶 6北 个 为 0,比 以 M 不 至 为 0时,我 示：f 咯 化 小 般(Q j 0 U J i h X r*当 阶 码 E金 为 0 当 的 邱 E全 为 1 当 冷 码 E全 为，他 数 M 全 为 0时，表 示 口 但 0星 数 M 全 为(而,表 示 无 力 火 土；C 攻 M 4、分 为 四，衣 示 ti(C;-N a W(Not Number)浮 点 数 加 减 运 算 对 阶 尾

39、 数 加 减 规 格 化 舍 入 0 舍 1入 若 被 舍 弃 位 是 1,则 尾 数+1,重 新 舍 入 恒 置 1恒 置 0判 断 溢 出 例 浮 点 数 的 加 减 运 算 例：5/256.Q+5W1024.技 烟 浮 频 HW S阻 十 九 结 果 用 二 进 制 表 示，浮 点 数 格 卦 吓：阶 符 取 2位,M 8 9 m,a 符 姓 位,尾 数 取 脸 川 朴 码 表 示 阶 码 和 总 改 0 转 换 格 式 SO=101B.1/256=2-*-X=-101 X 2-1=-0.101 X 2-*=-0.101 X 2 W lS9D=111011B.1/1024=2-l0-Y=

40、*111011 x 2-10=0.111011 X 2-1=+0.111011 X 210Xt 11011.11.011000000 Yi 11100,00.111011000浮 点 敏 hiM遥 算 小 我，1.对 附 他 两 个 数 的 阶 码 和 号.小 的 向 火 阶 有 齐.足 故 极 格 位.阶 码 加】求 附#:I阳“=i i o i i e o i o o=i i i i i.知”=-1x n o n.:io tto o o o o c u io o.n IOIIMOOO x-ODIOI x 2-1 02.电 故 加 减 V i m o o.n itxiioioooX Y 11

41、100.10.110001000 1 1 0 0 0 1 0 3 0 0 01 罐 格 化 UH10Q01000XY,JIIOO,lo n o o o io o o E9io 1,11.0110001004 台 人 无 自 入 5.月 说 出 L.U 1.llhX-Y(-0.0101 x 2-1 0 0 F(0.111011 x 2-l0)(-0.0101-0.111011)x 2,001.001111 x 2,w-0.1001111 x 2-o n 类 型 转 换 强 制 类 型 转 换 类 型 16位 机 器 32位 机 器 64位 机 器 1char 8 8 8short 16 16 1

42、6int 16 32 32long 32 32 64long long 64 64 64float 16 32 32double 64 64 64char-int-long 今 double int-float：可:1 1:根 float-double float int：也 一/韦 及？，:苑:用、精 度 从 小 到 大，转 换 过 程 没 有 损 失 32位 int：表 示 整 数，范 围 3 1”,有 效 一 字 一 位 float：表 示 整 数 及 小 数，范 困+1 2.6 2 7 X(2 2 2 3),有 效 数 字 23+1 24位 三.存 储 系 统 1.概 述 分 类 计

43、算 机 中 作 用(层 次)分 类 主 存 储 器 CPU可 直 接 进 行 访 问 辅 助 存 储 器 高 速 缓 冲 存 储 器 cache 位 于 CPU和 主 存 之 间 存 储 介 质 磁 表 面 存 储 器 磁 盘、磁 带 磁 芯 存 储 器 半 导 体 存 储 器 MOS型 存 储 器、双 极 型 存 储 器 光 存 储 器 光 盘 存 取 方 式 随 机 存 储 器 RAM 随 机 存 取 SRAM cache 六 晶 体 管 DRAM 主 存 栅 极 电 容 只 读 存 储 器 ROM 随 机 存 取 串 行 访 问 存 储 器 顺 序 存 取 存 储 器 只 能 按 照 某

44、 种 顺 序 存 取 磁 带 直 接 存 取 存 储 器 先 随 机 查 找 到 某 一 片 区 域，然 后 顺 序 查 找 相 关 内 容 磁 盘、光 盘 信 息 的 可 保 存 性 易 失 性 存 储 器 RAM非 易 失 性 存 储 器 ROM 破 坏 性 读 出 非 破 坏 性 读 出 性 能 指 标 存 储 容 量 存 储 容 量=存 储 字 数 X字 长 单 位 成 本 每 位 价 格=总 成 本/总 容 量 存 储 速 度 存 取 时 间 启 动 一 次 存 储 器 操 作 到 完 成 该 操 作 所 经 历 的 时 间 分 为 读 出 时 间 和 写 入 时 间 存 取 周 期

45、 又 称 读 写 周 期 或 访 问 周 期 连 续 两 次 独 立 访 问 存 储 器 操 作（读 或 写 操 作）之 间 所 需 的 最 小 时 间 间 隔 主 存 带 宽 又 称 数 据 传 输 率 存 取 时 间 与 存 取 周 期（存 储 周 期）之 间 的 关 系 肩 动 存 取 存 取 完 下 次 存 取 存 取 时 间 恢 复 时 间 存 取 周 期 多 级 层 次 的 存 储 系 统 目 的 为 了 解 决 存 储 系 统 大 容 量、高 速 度 和 低 成 本 3 个 相 互 制 约 的 矛 盾 上 一 层 存 储 器 作 为 低 一 层 存 储 器 的 高 速 缓 存 主

46、 存 和 cache之 间 的 数 据 调 动 由 硬 件 自 动 完 成，对 所 有 程 序 员 透 明 主 存 和 辅 存 之 间 的 数 据 调 到 由 硬 件 和 操 作 系 统 共 同 完 成，对 应 用 程 序 员 透 明 2.主 存 储 器 SRAM v.s.DRAMDRAM v.s SRAMStatic Random Access Memory Dynamic Random Access M em ory类 型 特 点 S R A M（静 态 RAM）DRAM（动 态 R AM）存 储 信 息 触 发 器 电 容 破 坏 性 读 出 是 次 出 后 需 要 拿 用？（再 生）不

47、 用 需 要 坛 有 速 度 快 侵 集 成 度 低 高 发 热 量 大 小 存 储 成 A 离 低%失/非 蚪 失 性 存 储 器？助 夫 断 电 后 怕 总 消 失 失 研 电 后 俏 恩 满 夫）需 要 刷 新？不 需 要 需 要 场 打 列 班 1 网 时 送 分 网 次 送 DRAM常 用 作 Cache 常 用 作 书 存 栅 极 电 容 电 容 上 的 电 荷 一 般 只 能 维 持 1 2 m s,通 常 取 2ms作 为 一 个 刷 新 周 期 刷 新 DRAM的 刷 新 L 名 久 霹。承 新-次？I.，2.箍 次 也 既 多 少 力 t il学 兀？-为 什 么 要 用

48、行 佛 地 址？.3.如 阿 安*?-，在 什 么 卅 刎 口 1Yi2DRAJR 128 4000双 寿 懈 次 改 用 克 薇:或 斯 r今 票 嫉 的 存 取 周 VI变 为 iu$动 0，时 8川 J卜 止 常 泣 与 0 5 u 3 l网 用 r 娴 新 案 什 思 片：2rm内 也 中 安”H 闻 力 然 喇 打 今 票 馒 的 存 款 周 断 还 丛 0 5us 1 IW M V U ItJ r M.无 法 访 网”保 a.体 内 访 比 区 e r*2fm内 M 行 刷 新 1次 即“r今 2ms内 需 般 产 1 128次 喇 台 偏 未 曲 鹤 2nW R8.1 5 3 收

49、 W 15.6m 内 fiOiSui的-死 M M 分 的”新 初 72个 同 期 119368）1第 个 周 K H M UB】管 中 0 勤 集 中 刷 新 在 一 个 刷 新 周 期 内，利 用 一 端 固 定 的 时 间 一 次 对 存 储 器 的 所 有 行 进 行 逐 一 再 生 这 段 时 间 被 称 为 死 时 间”，又 称 访 存 死 区 优 点 读 写 操 作 时 不 受 刷 新 工 作 的 影 响 缺 点 集 中 刷 新 期 间（死 区）不 能 访 问 存 储 器 分 散 刷 新 将 每 行 的 刷 新 分 散 到 各 个 工 作 周 期 中 优 点 没 有 死 区 缺

50、点加 长 了 系 统 的 存 取 周 期，降 低 了 整 机 速 度 异 步 刷 新 将 刷 新 时 间 2ms除 以 行 数，分 散 刷 新 优 点 避 免 CPU连 续 等 待 过 长 时 间 减 少 了 刷 新 次 数，提 高 了 整 机 的 工 作 效 率 刷 新 对 CPU是 透 明 的 动 态 RAM刷 新 单 位 是 行 刷 新 时 不 需 要 选 片，整 个 存 储 器 中 的 所 有 芯 片 同 时 被 刷 新 ROM结 构 简 单，位 密 度 比 RAM高 非 易 失 性，可 靠 性 高 分 类 掩 模 式 只 读 存 储 器 MROM厂 家 写 入 后 不 可 再 写，只