最新计算机组成原理复习-任国林版课件PPT课件.ppt 58页

'计算机组成原理复习-任国林版课件 例：若X＝-1011，Y＝+1101，求[X]原、[-Y]补、[X]移，求[X+Y]补，用Booth算法求X×Y。例：简述冯·诺依曼计算机模型的存储程序原理。例1：用1K×4位的SRAM芯片组成2K×8位的存储系统，请说明需多少芯片、画出逻辑结构图(含引脚)。←课件CH3.P42例5例2：单总线结构CPU(课件P5)中，请写出指令R1←(R2)+[R3]的微操作步序列。←课件CH5.P26练习13、计算题（6分×4）4、简答题（5分×2）5、应用题（12分×2）要求：知识点掌握←→量化分析及简单设计2 第1章计算机系统概论一、计算机系统简介计算机功能与软硬件，层次结构，结构与组成二、计算机系统组成取指令执行指令指令地址+“1”指令发生转移时1、冯·诺依曼模型计算机结构与组成；数据表示与运算；存储程序原理(程序存储方式、程序控制机制)↓　↑(按逻辑顺序)(一维、按地址)存储器结构────┘(自动、逐条)↓(操作码、地址码)指令格式3 4、字符及字符串编码字符码的类型，字符编码与字符数据，字符串常见编码方法5、检验码*冗余检验思想：检错及纠错原理；*奇偶校验码：编码原理、校验方法、校验能力；校验码组成—数据mn-1…m1校验位p1校验位编码—奇校验p1＝mn＋mn-1＋…＋m1＋1(mod2)偶校验p1＝mn＋mn-1＋…＋m1(mod2)*海明校验码：编码原理、校验能力目标→校验原理推导编码方法、校验方法←┘7 二、数据的表示1、数值数据的表示方法*硬件特征：二进制表示(只有0/1)、定长运算；*表示方法：进制、符号、小数点、数码长度、运算方法；*数据的表示属性：表示格式、编码方式、数码长度；2、数的定点表示定点表示方法，定点数的表示；3、数的浮点表示浮点表示方法，浮点数的表示、规格化，IEEE754标准；4、非数值数据的表示*字符的表示：表示方法，关系运算处理方法；*逻辑数的表示：表示方法，运算处理方法硬件需设置状态位(Z、C/S)8 三、定点数的运算方法1、移位运算逻辑移位/算术移位的移位规则、溢出判断方法2、补码加减运算*运算规则：[A＋B]补＝[A]补＋[B]补，[A－B]补＝[A]补＋[-B]补*溢出判断：OVR＝＝＝*硬件配置及流程：思路为[A]补＋[B]补＋0，[A]补＋[B]补＋1*无符号数运算：与有符号数相同，仅溢出判断不同3、原码一位乘法运算4、补码一位乘法运算比较法运算规则、硬件配置、算法流程运算规则、硬件配置、算法流程，无符号数乘法9 四、浮点数的运算方法浮点加减运算规则与警戒位、运算步骤、算法流程五、算术逻辑单元ALU2、ALU组成ALU功能—←数据表示与运算ALU结构—以加法器为基础ALU组成—组合逻辑电路1、加法器组成全加器、串行进位加法器，并行进位逻辑、并行进位加法器3、运算器组成运算器＝ALU＋状态REG＋…CPU＝运算器＋…状态REG移位器REG堆锁存器……ALUMUX锁存器G10 第3章存储系统一、存储系统概述1、存储器性能指标二、半导体存储器2、层次结构存储系统用户需求的矛盾，程序访问局部性，层次结构与存储器2、DRAM存储元及芯片组成，行刷新与引脚，读写时序，刷新方式3、ROM芯片特征、存储元状态、读写控制1、SRAM存储元组成，芯片组成、参数与引脚，读写时序11 三、主存储器1、主存储器组成应用需求，主存组成(ROM+RAM)、应用特性2、主存储器逻辑设计SRAM及DRAM芯片的位扩展、字扩展、字位扩展设计模块信号←→芯片信号及连接←┘3、主存储器与CPU的连接CPU外部接口，主存所有信号线与CPU引脚的连接4、提高访存速度的措施CPU访存特征，多模块MEM(并行方式、交叉方式)，高性能MEM(EDODRAM、SDRAM、DDRSDRAM)，双端口MEM12 四、Cache1、Cache基本原理功能与引脚，性能，与主存交换单位、存储空间管理，基本工作原理，结构与组成2、Cache相关技术*地址映像及变换：全相联、直接、组相联映像规则、目录表结构、地址变换方法2、Cache的改进请求字处理技术、多级Cache结构、DIB结构、哈佛结构*写策略：命中策略/不命中策略的原理，两者的组合*替换算法：RAND、FIFO、LRU算法原理、实现方法、特点13 五、虚拟存储器1、虚拟存储器概述VM定义、组成，工作原理，主存存储管理(VM-MM)的组织2、虚拟存储器存储管理段式、页式、段页式的存储管理方法及地址变换方法虚拟存储器主存辅存辅助软硬件数据虚拟地址命令虚存-主存地址映像及变换成功时系统异常不成功时虚存-辅存地址映像及变换不成功时成功时主存存储管理3、虚拟存储器工作过程完成访问过程，地址变换优化与TLB，优化后完成访问过程14 第4章指令系统一、指令系统组成1、指令功能操作数的类型及长度，操作的类型(功能、操作数及个数)*指令系统：机器指令，指令系统定义、与软硬件关系2、指令格式*约定参数：*操作码：操作类型的编码方法，*地址码：操作数地址及下条指令地址的表示方法*指令字：组成、特征、结构OPA1A2目标地址←(A1)OP(A2)OPD类型及长度?OP编码?A1/A2?显示个数?下条指令?部件及地址?15 二、操作数存放与寻址方式1、操作数存放方式数据在REG、MEM、指令中的存放，←不同长度的表示方法堆栈、操作步骤与存取特征、MEM堆栈2、寻址方式*指令寻址：顺序与跳转，显式与隐含*数据寻址：方式与地址形成三、指令系统举例及发展性能、优化方法，CISC，RISC※本章学习目标：利用给定的指令系统，能够编写程序16 第5章中央处理器一、CPU结构与工作原理1、CPU功能与结构五大功能→部件及基本结构，寄存器组织2、CPU工作流程指令周期与指令系统，CPU功能→CPU工作流程4、数据通路组织性能与微操作步，数据通路种类，单总线通路→运算器组织，微操作序列→微操作步序列3、指令执行过程指令执行过程→基本操作→微操作→指令执行的微操作序列17 冯·诺依曼模型指令系统CPU工作流程指令周期实现CPU结构基本OP→μOP指令i执行的μOP序列指令i执行的μOP步序列CPU数据通路运算器(ALU)CPU功能控制器程序当前指令指令功能部件※CPU工作原理与组成：18 二、控制器组成与工作原理1、控制器基本结构CU(指令/时序/操作形成)、BIU、中断机构2、时序系统组成--时序的“序”*CPU相关周期：指令周期，机器周期、节拍周期、节拍脉冲*时序系统组成：环形信号发生器、信号周期组成；3、信号时序控制方式--时序的“时”同步方式、异步方式、联合方式；4、微操作控制信号的形成微操作与微操作命令，微操作信号有效条件、形成电路；三、硬布线控制器结构，形成电路的设计方法19 四、微程序控制器1、微程序控制器思想CU2、微程序控制器组成原理CU3、微指令格式及编码格式CU4、微指令地址形成方式CU5、微程序控制器设计CU20 五、CPU举例六、指令流水技术※本章学习目标：对于给定的指令系统，设计相应的CPU8086CPU的基本参数、基本结构、存储管理、控制器组成；1、流水线基本原理CU2、流水线相关处理CU3、高性能流水线CU21 第6章总线及互连1、总线基本概念定义、分类、特性、性能指标，系统总线信号组成。2、总线传输与控制*操作步骤：4个阶段的任务、各部件完成的功能；*总线仲裁：3种方式的信号线连接、仲裁原理及特点；*总线定时：4种协议的定时及传输原理、信号线及特点；*传输模式：各种模式的功能、特点；*总线标准：ISA、PCI标准概况。3、总线互连结构*总线结构：多总线结构的优势、模型与实物；*总线互连：总线与设备的连接、总线与总线的连接(桥)。22 第7章输入输出系统2、I/O设备与主机的联系*编址方式—统一编址、独立编址；←指令、总线信号种类*寻址方式—编址、寻址；←惟一，监视、比较/判断*联络方式—异步、同步、立即响应一、I/O系统组成1、I/O系统组成*目标—可扩展性、CPU性能；*组成—I/O设备、I/O接口、I/O管理部件，I/O指令3、I/O传送控制方式*目标—减少占用CPU时间、提高传送速度；*控制方式—程序查询、程序中断方式，DMA方式，通道方式23 二、I/O设备1、I/O设备键盘、鼠标、显示器、打印机的组成及工作原理；2、存储设备*结构与操作—盘状/带状，寻道+定位；*性能指标—存储密度、存储容量、寻址时间、数据传输率等*磁盘MEM组成—盘片、驱动器、控制器例—磁盘组有6个双面盘片(两外侧盘面不用)，每个盘面有204个磁道、每个磁道有12个扇区、每个扇区可记录512B数据，磁盘机转速为7200rpm，平均寻道时间为8ms。⑴计算磁盘存储空间；⑵计算磁盘平均寻址时间；⑶计算磁盘数据传输率；⑷画出磁盘地址格式及参数。24 1、I/O接口功能设备选址、数据缓冲、操作中转、信号转换、状态监视三、I/O接口2、I/O接口组成*硬件组成：两段式工作过程；数据总线控制总线地址总线外设信号内部控制逻辑电路数据输出锁存寄存器状态寄存器数据输入缓冲寄存器控制寄存器数据总线缓冲地址总线锁存设备选择电路端口地址译码器信号转换逻辑*软件组成：I/O端口→I/O指令→驱动程序25 四、程序查询方式1、程序查询方式流程传送控制原理，接口程序模型；测试所读的状态N与I/O接口(外设)交换数据读I/O接口(外设)状态Y外设就绪?向I/O接口写启动命令2、接口硬件组织*所接收总线操作：启动设备、状态查询、数据传送；*所触发内部操作：→BS→IO→BS→IO设备选择电路端口译码电路控制口数据口QSBSR状态口QSRDR26 五、程序中断方式1、中断概念*中断与中断方式：指令间下条指令立即返回点指令由请求类型确定中断向量表IVT中断允许位IF*中断分类：现行程序中断服务程序按请求类型分外中断内中断可屏蔽不可屏蔽中断异常按识别中断源分向量中断非向量中断按可否重叠响应分单重中断多重中断27 2、I/O中断过程*中断响应：识别中断源、保存现场、获得IV、转入中断程序…ab……中断程序Bii+1k…k+n主存当前程序中断程序A指令i指令i+1指令k…指令k+n时间指令m…指令m+p中断程序B当前程序*中断处理：中断服务[单重/多重]，中断返回IVTIProcAddr其他空间…主存……PC中断请求判优逻辑…中断请求检测逻辑……中断类型号中断机构I/O接口I/O接口⑴保存现场逻辑其它REG⑵时序系统程序入口获得逻辑⑶⑷中断返回逻辑28 3、I/O中断的组织*I/O接口：查询方式-中断方式选择，中断请求产生、中断响应、中断请求撤消；中断控制器—功能，组成[请求REG/编码器/…]；*多重中断：尚未服务机构、正在服务机构、比较机构；*中断屏蔽：增设屏蔽REG、用作I/O端口使能中断位EIEI＝1、RD←1INTA#有效时INTR用触发器实现*识别中断源：连接方式—共用请求、独立请求；判优方式—程序查询、串行判优、并行判优；29 六、DMA方式1、DMA方式概念*传送控制原理：I/O接口控制传送、批量数据传送；*对CPU的要求：负责准备及结束工作、传送时让出总线；2、DMA的传送方式暂停CPU访问、周期挪用、与CPU交替访问；3、DMA的传送过程预处理、数据传送、后处理；4、DMA的硬件组织基本型DMA接口、增强型DMA接口(选择型/多路型)；七、通道方式30 盆腔结核的中医药治疗31 病名古代无“盆腔结核”的病名，散见于“不孕”、“血枯经闭”、“干血痨”、“女子痨”、“痨瘵”的论述中。32 《妇人大全良方.卷之五.妇人痨瘵叙论第一》“大略令人寒热盗汗，梦与鬼交，遗泄白浊，发干而耸。或腹中有块；……咳嗽痰涎；或咯脓血如肺痿、肺痈状；或复下利，羸瘦困乏，不自胜持；积月累年，以至于死。……奈其证多端，传变、迁移难以推测，故自古及今，愈此病者十不得一。”临床表现33 病者憎寒发热，自汗面白，目干口苦，精神不守，恐畏不能独卧，其传在肝。病者憎寒发热，面黑鼻燥，忽忽喜忘，大便苦难，或复泄泻、口疮，其传在心。病者憎寒发热，面青唇黄，舌本强，不能咽，饮食无味，四肢羸瘦，吐涎沫，其传在脾。病者憎寒发热，面赤鼻白，干燥毛折，咯嗽喘急，时吐白涎，或有血线，其传在肺。病者憎寒发热，面黄，耳轮焦枯，骨酸痛，小便白浊，遗沥，胸痛，其传在肾。传变34 现代中医认为盆腔结核临床多表现为不孕、月经紊乱、月经进行性减少，下腹坠痛，食欲不振，体倦乏力，午后潮热、手脚心热、舌光无苔，脉细数。35 病因病机“痨瘵起于阴虚”丹溪曰：痨瘵主乎阴虚，痰与血病。36 “今也痨瘵嗜欲不节，起居无时，七情六欲之火时动乎中，饮食劳倦之过屡伤乎体，渐而至于真水枯竭，阴火上炎，发为蒸蒸燥热，或寒热进退，似疟非疟，古方名曰蒸病是也。虽然名证不同，大抵不过咳嗽发热，咯血吐痰，白浊白淫，遗精盗汗，或心神恍惚，梦与鬼交。妇人则月闭不通，日渐尪羸，渐成痨瘵之候。其侍奉亲密之人，同气连枝，蒸陶日久，受其恶气，多遭传染，名曰传尸。一人患瘵，而后传注数十百人，甚而致于灭门者，诚有之矣。”（古今医统大全.卷之四十六.痨瘵门.病机.痨瘵起于阴虚）37 血枯经闭：脱血过淫、产乳众，血枯渐少不行经。骨蒸面白两颧赤，懒食消瘦咳嗽频。《医宗金鉴·妇科心法要诀》《妇科玉尺》“室女忧思积想在心，则经闭而痨怯者多。然亦有因脾胃伤损者，不尽可作血凝经闭治也。只需调养脾胃。……先天不足，或病后产后失于调理，以致真阴亏损，大热煎熬或阴虚火旺，肝不生血，或堕胎及产多而亡血，或因久患潮热，盗汗耗血，乃将成痨瘵之候矣，宜以滋阴养血清火药治之，此血枯也”。38 现代中医认为本病的病理实质是本虚标实。标实，即是瘵虫引起瘀热痰互结；本虚，则是患者因消耗性疾病造成的肾气不足，精血虚少的病变。临床表现为形态消瘦、面色不华、月经稀少，甚或闭经，胞宫发育不良等肾虚症状。39 中医药治疗40 理冲汤妇人经闭不行、产后恶露不绝，结为癥瘕，以致阴虚作热，阳虚作冷，食少劳嗽，虚证沓来。服此汤十余剂虚证自退。三十剂瘀血全消。安治室女月闭血枯，并治一切脏腑积聚，气郁脾弱，满闷痞胀，不能饮食。生黄芪三钱党参二钱于术二钱生山药五钱花粉四钱知母四钱三棱三钱莪术三钱生鸡内金三钱用水三盅煎至将成，加好醋少许，沸服。《医学衷中参西录》41 妇人干劳，经血三、四月不见，或五、六月不见，咳嗽急喘，饮食减少，四肢无力，午后发热，至晚尤甚，将此方（通窍活血汤）吃三剂或六剂，至重者九剂，未有不痊愈者。通窍活血汤赤芍一钱川芎一钱桃仁三钱（研泥）红花三钱老葱三根（切碎）鲜姜三钱（且碎）红枣七个（去核）麝香五厘（绢包）用黄酒半斤，将前七味煎二沸，临卧服。《医林改错·通窍活血汤所治之症目》42 牡丹散（《和济》）血气虚损，内则脉不行，外发潮热，肢体羸困，渐成骨蒸。干漆（炒）二两苏木、蓬莪术、鬼箭各一分甘草、当归、桂心、丹皮、赤芍、延胡索（炒）、陈皮、红花、乌药、没药（别研）各一两上咀，每服三钱，水一盅，煎七分，温服无时。《证治准绳·妇科》43 血竭散妇人血瘕作痛，脐下胀满，月经不行，发热体倦当归八分桂心六分赤芍（炒）六分延胡索（炒）四分血竭六分蒲黄（炒）六分上为末，每服二钱，空心酒调下44 癥瘕干血方妇人经水不利下，抵当汤主之。水蛭30个（鳌）虻虫30枚（鳌去翅足）桃仁20个（去皮）大黄3两（酒浸）《金匮要略·妇人杂病脉证并治》45 《奇方类编.卷下.妇人门.治干血痨》大木耳（水泡胀，去蒂，晒干，炒为细末）核桃仁（去皮，捣为泥）各一钱黄酒煮服，过半炷香时浑身汗出，是其验也。在汉唐治疗干血闭经中，干漆、桃仁、大黄、朴硝、水蛭、虻虫、丹皮、丹参、赤芍、大黄、当归、土瓜根等用药用得较多。46 外用：女子经闭久而成干痨，即干血痨。蒲黄二钱地黄一钱半胡椒一钱巴豆仁四分（研）绸裹用线带住，纳阴中三才许。《理骈文》47 若出现肾阴亏损、肾阳不足等证候，古人多取下背与小腹部之穴，以壮肾抗痨。如《扁鹊心书》载：“妇人产后热不退，恐渐成痨瘵，急灸脐下三百壮”48 对本证的预防与早治，古人均用灸法，如《医学入门》载：“虚损痨瘵，只宜早灸膏肓、四花，乃虚损未成之际”；《医学纲目》云：治疗本证“若灸之早，百发百中，累试可效”。49 《实用中医妇科学》（周凤梧主编）阴虚型六味地黄汤＋三甲煎地黄18山萸肉12淮山12云苓9丹皮9泽泻9生鳖甲30生龟板30生牡蛎30热轻虚实夹杂滋阴养血化瘀汤北沙参15当归12山楂炭12川断9川牛膝9郁金9延胡索9苦参9生蒲黄9如月经少加菟丝子、枸杞子各12。有包块加三棱、莪术各9、赤芍9、肉桂350 1、阴虚内热证滋阴清热、杀虫补虚加减秦艽鳖甲散秦艽9生鳖甲30生龟板30地骨15当归10乌梅10生地15延胡索9丹皮12白薇12白芍10香附9台乌9丛春雨中医妇科51 2、阴阳俱虚：阴阳双补、抗痨杀虫菟丝牡蛎左归丸生熟地黄各15枸杞15山萸肉12山药15鹿角霜10龟板10菟丝子30杜仲15川牛膝15熟附子10（先煎）肉桂6生牡蛎3052 3、肾阳虚补肾助阳，化瘀养荣川芎6白芍9当归9熟地黄9菟丝子30覆盆子9枸杞10车前子9五味子9淫羊藿15巴戟15仙茅9盐小茴香9黄柏953 中药外敷：透骨草200蟅虫10青蒿30百部30当归15银柴胡15秦艽15地骨皮15乌梅20知母15皂角刺12三棱15莪术15温盐水拌潮，装布袋中洒酒，醋各25g，隔水蒸开锅20分钟，热敷下腹部。暖水袋保温40～50分钟，每天一次。54 蔡小荪在盆腔结核的治疗上注重育肾填精法。根据月经三期规律，进行分段治疗。月经期以和养调经为主，增殖期以育肾通络为主，排卵前与分泌期以育肾培元为主。处方用药特点：首宗“胞脉暖则受物，冷则杀物”，虽为肾精不足之症，但不一味偏取滋肾养血填精之品，而是以生地、熟地、女贞子、旱莲草、牛膝、黄精等配仙灵脾、仙茅、巴戟肉、苁蓉诸温肾助阳药物，立法于阳中求阴，使阴得阳升源泉不绝。55 二是注重选用鹿角霜、紫河车、龟板、鳖甲等血肉有情之品，以竣补精血，且非此类药物无以滋其长期亏虚之精血。56 祛邪，即针对瘵虫引起的瘀、痰、热之结，达到抑制、消除、改善局部病变的目的。常用两组药物：一组为鱼腥草、山海螺、百部、功劳叶等，诸药均有很好的抗痨杀虫作用，山海螺兼具通络之长；鱼腥草多用于肺热咳嗽，运用于本病，确有较好的抗痨祛邪通络，改善局部病变的功效，与百部相配，疗效更佳。另一组是根据病情选用理气活血、清热利湿、化痰排浊诸法，以通其两歧。每选丹参、地龙、皂角刺、公丁香、路路通、王不留行子、瞿麦、穿山甲等药物。57 58'