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秋风清，秋月明,落叶聚还散,寒鸦栖复惊。第一篇 讲课大纲及主要内容第1章 计算机系统概论一 计算机系统由硬件和软件两大部分（子系统）组成。二 硬件子系统由五大部分组成（P3）。 1. 运算器 ALU2 控制器 CU （1，2 合称 CPU）3 存储器 MEM ，可分为 主存储器 MM，（或称 内存） 辅存储器 AM，（或称 外存）4输入设备 ID 5输出设备 OD ， （4，5 合称 I/O 设备）硬件子系统组成如P4图1.1所示：三 各组成部件的主要功能（P3 P4）第3章 运算方法与运算部件（p59）一计算机中数值数据的表示，转换和运算1 计算机中常用的进位制 （1）二进制 基数为2 基本符号 2个 0，1 （2）八进制 基数为8 基本符号 8个 0，1，2，3。7 （3）十六进制 基数为16 基本符号16个 0，1。9，A，B。F2 数据的转换1. 二进制数转换成十进制数-“按权展开法”2. 二进制数与八进制，十六进制数之间的转换。3. 十进制数转换成二进制数：整数-除2取余法(P61)小数-乘2取整法(P61)二 二进制数在计算机内的表示（P64）1.机器数与真值(P62，p64)(1)定点数 定点整数-带符号数-原码表示法 反码表示法 补码表示法-不带符号数定点小数-原码表示法 反码表示法补码表示法(2)浮点数 2E M (P70)阶 码 E 尾 数 M E-一般用定点整数 M 一般用定点小数经常用补码表示法 经常用原码表示法或移码表示法 或补码表示法合理选择阶码和尾数的位数是十分重要的，他决定着浮点数的表示范围和表示精度。由于阶码和尾数均用定点整数和定点小数来表示，所以掌握了定点数的表示法之后，浮点数表示就不难理解了。但要注意浮点数表示有它自己特殊的地方，这就是规格化，机器零等问题。 规格化尾数由于是定点小数，使其绝对值大于等于二分之一，即为规格化。 对于补码而言，形式为 00.1xxxxx 或 11.0xxxx 为规格化数。 机器零阶码小于它所能表示的最小数或尾数小于它所能表示的最小数，则用机器零来表示，称之为下溢。2几个重要概念（1）数值的表示范围，最大值，最小值，与二进制位数之间的关系。（2）溢出及溢出的判断三码制原码，反码，补码1 原码特点： 有定点小数和定点整数之分 0有两种表示方法，正零 0.0000 和 负零 1.0000 真值和原码转换容易。 乘除法容易2 补码特点： 有定点小数和定点整数之分 0的表示方法唯一： 0.0000 (P65) 表示负数的补码是对真值的数值部分求反加1。 加减法容易。(P65) 定点小数能表示 1 算术右移时高位移入符号位。 判断溢出的条件（p69）(变形补码，模4补码，双符号位补码是同一个概念。)（注意：只在算术运算过程中使用）3 反码特点：很少采用(P68)四 算术四则运算的算法1定点原码一位乘法 （P72）2定点补码一位乘法（布斯乘法） （P74）3定点原码一位除法（加减交替法）（P82）五实验 74LS181第4章 主存储器一。主存储器的地位(P105)1.存储器分类2.主存技术指标和基本操作（P106）二随机存储器RAM1静态MOS存储单元2动态MOS单管工作原理三只读存储器(P115)四静态MOS存储器的扩展（P119）五 动态存储器的刷新原理(P121)六实验：静态存储器（2114）的扩展第5章 指令系统一指令格式 ( P128-P129)1 。操作数地址的个数分类，可分为（1）零地址指令（包括需要操作数的情况，如加法操作数在堆栈中。）（2）一地址指令（3）二地址指令（重点举例）（4）三地址指令及多地址指令2* 操作码扩展技术 P130二寻址方式 (P133)1 直接寻址2 寄存器寻址3 基址寻址4 变址寻址5 间接寻址 存储器间接 寄存器间接6相对寻址7. 立即数8. 堆栈寻址 注意有关特权指令(P143)，使用堆栈的指令(P141)，不按顺序执行的指令(转移，调用子程序，陷阱等)(P139)，算术和逻辑左右移位，大小循环左右移位(P137)。第6章 中央处理部件（CPU）一控制器的组成。(P167-p169)二一条指令的执行过程（加或转移）（P170-P173）三 微程序控制器的基本工作原理(P173P177)四 * 控制器的控制方式（P209-P210）五 * 流水线概念(P210-P214)。第7章 存储系统(P232)一层次结构（p232）二高速缓存CACHE 工作原理和命中率(P233-P238,P241-P242)三* 虚拟存储器（p243）和相联存储器（P250）四* 存储保护(P251)第8章 辅助存储器(P255)一辅助存储器种类及技术指标（P255-P257）二磁记录原理与记录方式（P257P259,P261-263L13）三* 磁盘CACHE,磁盘阵列及发展方向（P271-P274）四* 光盘存储器(P287)第9章 输入输出(I/O)设备一外部设备概述(P294)二输出设备-显示器（P305-P315）三汉字处理技术(P321-P324)第10章 输入输出(I/O)系统一 I/O系统概述（P326）1 I/O设备的编址i. 用专用I/O设备地址专用I/O指令（如IN，OUT）。ii. 与内存统一变址（访存指令灵活）。2 设备控制器（I/O接口）基本功能：（1）通讯联络控制（2）数据缓冲（3）接受命令，提供状态。接口类型： 并行接口串行接口二I/O数据传送控制方式（P327）1程序直接控制方式i. 无条件传送方式ii. 条件传送方式（状态驱动方式）为了克服CPU效率太低的问题，发展到下一种方式。2。程序中断传送方式实现CPU与I/O设备并行工作的目标，提高了计算机系统的工作效率。对于成批交换的数据，且各数据之间的时间间隔极短，用程序中断传送方式将要造成数据的丢失，因而产生了下一种方式。3。直接存储器存取方式（DMA）基本思想是：在I/O设备与主存之间开辟直接的数据交换通路，为提高数据传送率提供了方便的条件。4。I/O通道控制方式（1）有自己的通道命令。（2）独立的执行由通道命令编写的输入输出程序。（3）是从属于CPU的专用的I/O处理器。5外围处理机方式（PPU）（1）基本上独立于主机工作。（2）质的飞跃集中式系统发展到分布式系统。三程序中断输入输出方式（P329）1中断的定义2中断的作用：3几个概念（1）中断源：（P330）（2）中断源种类外中断（P330）内中断软中断（3）中断触发器中断寄存器中断字（4）优先权及划分优先权原则（P331）（5）中断级（中断级的优先权）（P331）（6）允许中断与禁止中断（开中断与关中断）（P331 ）（7）中断屏蔽（P331）（8）非屏蔽中断与可屏蔽中断（P331）4中断产生，响应，处理的过程（P332）（1）中断请求：中断触发器置1。对于可屏蔽中断，中断允许（没有被禁止），优先权高（没有被屏蔽）。一般在一条指令执行完毕。（2）判断优先权多个中断源同时发出中断请求时，首先响应优先权较高的中断源.软件查询：先查询的中断源优先权高，越往后查询的中断 优先权越低。（3）中断响应（中断隐指令）(P332)A关中断，使中断允许寄存器的中断允许位清为零。B保存断点，断点指程序计数器PC和程序状态字PSW，自动压入堆栈。C转入中断处理程序，是将中断处理程序的首地址打入PC。（4）中断处理D保护现场现场是指通用寄存器。保护的原则是中断处理程序要用到的寄存器必须保护（如压入堆栈）而中断处理程序中没用到的寄存器可不用保护，可使中断处理程序的执行时间缩短。E保护原屏蔽码F取出该中断的自己的屏蔽码E 和F ：每个中断源都有自己的屏蔽码，在执行本次中断处理程序时，先保护原来的屏蔽码，再取出自己的屏蔽码，可动态的改变中断源的优先权。G开中断允许优先权更高的中断源提出中断请求，以便CPU能响应它，实现中断嵌套。H执行中断处理程序实现数据传送，这是中断源提出中断请求的目的。I关中断准备退出中断处理程序，不能再响应其他中断。J恢复原屏蔽码K恢复现场L开中断M返回断点，退出中断处理程序，将堆栈中的内容弹出到PC 和 PSW中。由中断返回指令实现（如RETI）。综上所述，中断响应的处理步骤极其对应关系如下： A关中断 硬件执行 B保护断点 硬件执行 C转入中断处理程序 硬件执行 D保护现场 E保护原屏蔽码 F取出新屏蔽码 G开中断 H执行中断处理程序 I关中断 J恢复原屏蔽码 K恢复现场 L开中断 M