文档介绍：计算机组成原理【考查目标】、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。,熟悉硬件与软件之间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。一、计算机系统概述(一),通常有运算器、控制器、存储器、输入和输出五部分。CPU是指将运算器和控制器集成到一个电路芯片中。:系统软件:用于管理整个计算机系统,合理分配系统资源,确保计算机正常高效地运行,这类软件面向系统。应用软件:是面向用户根据用户的特殊要求编制的应用程序,这类软件通常实现用户的某类要求。(1)计算机的工作过程就是执行指令的过程指令由操作码和操作数组成:操作码地址码操作码指明本指令完成的操作地址码指明本指令的操作对象(2)指令的存储指令按照存储器的地址顺序连续的存放在存储器中。(3)指令的读取为了纪录程序的执行过程,需要一个记录读取指令地址的寄存器,称为指令地址寄存器,或者程序计数器。指令的读取就可以根据程序计数器所指出的指令地址来决定读取的指令,由于指令通常按照地址增加的顺序存放,故此,每次读取一条指令之后,程序计数器加一就为读取下一条指令做好准备。(4)执行指令的过程在控制器的控制下,完成以下三个阶段任务:1)取指令阶段按照程序计数器取出指令,程序计数器加一2)指令译码阶段分析操作码,决定操作内容,并准备操作数3)指令执行阶段执行操作码所指定内容(二)、主频、CPI、CPU执行时间(1)CPU时钟周期:机器主频的倒数,Tc(2)主频:CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc(3)CPI:执行一条指令所需要的平均时钟周期(4)CPU执行时间:TCPU=In×CPI×TCIn执行程序中指令的总数CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数TC时钟周期时间的长度MIPS、、数据的表示和运算(一))进位计数制进位计数制是指按照进位制的方法表示数,不同的数制均涉及两个基本概念:基数和权。基数:进位计数制中所拥有数字的个数。权:每位数字的值等于数字乘以所在位数的相关常数,这个常数就是权。任意一个R进制数X,设整数部分为n位,小数部分为m位,则X可表示为:X=an-1rn-1+an-2rn-2+┅+a0r0+a-1r-1+a-2r-2+┅+a-mr-m(X)r=2)不同数制间的数据转换(1)二、八、十六进制数转换成十进制数利用上面讲到的公式:(N)2=∑Di•2i、(N)8=∑Di•8i、(N)16=∑Di•16i、进行计算。(2)十进制数转换成二进制数通常要对一个数的整数部分和小数部分分别进行处理,各自得出结果后再合并。对整数部分,一般采用除2取余数法,其规则如下:将十进制数除以2,所得余数(0或1)即为对应二进制数最低位的值。然后对上次所得商除以2,所得余数即为二进制数次低位的值,如此进行下去,直到商等于0为止,最后得的余数是所求二进制数最高位的值。对小数部分,一般用乘2取整数法,其规则如下:将十进制数乘以2,所得乘积的整数部分即为对应二进制小数最高位的值,然后对所余数的小数部分部分乘以2,所得乘积的整数部分为次高位的值,如此进行下去,直到乘积的小数部分为0,或结果已满足所需精度要求为止。(3)二进制数、八进制数和十六进制数之间的转换八进制数和十六进制数是从二进制数演变而来的:由3位二进制数组成1位八进制数;由4位二进制数组成1位十六进制数。对于一个兼有整数和小数部分的数以小数点为界,小数点前后的数分别分组进行处理,不足的位数用0补足。对整数部分将0补在数的左侧,对小数部分将0补在数的右侧。这样数值不会发生差错。:数据的数值通常以正(+)负(-)号后跟绝对值来表示,称之为“真值”。机器数:在计算机中正负号也需要数字化,一般用0表示正号,1表示负号。把符号数字化的数成为机器数。。其实现原理,是加进一些冗余码,使合法数据编码出现某些错误时,就成为非法编码。这样,可以通过检测编码的合法性来达到发现错误的目的。合理地安排非法编码数量和编码规则,可以提高发现错误的能力,或达到自动改正错误的目的。码距:码距根据任意两个合法码之间至少有几个二进制位不相同而确定的,仅有一位不同,称其码距为1。偶校验:增加位的0或1要保证整个编码中1的