组成原理笔记

1、1.硬件的判断逻辑通过符号位的关系，相加的溢出判断 ：通过符号位的与或门1）如正数+正数=正数，负数+负数=负数2）溢出=sasbsf+sasbsf3）双符号位来判断，第一位与第二位的符号不同时发生溢出2.移位操作 逻辑移位：数码的位置发生变化，但数值不变 如循环左移 算数移位：数码的位子变化，数值变化，但符号位不变，绝对值变为两倍 1) 正数补码移位规则单符号：不能超出表示范围，左移会超出，右移无所谓，会有误差，如四位只能表示015,超出则溢出双符号：可以将计算过程中产生的进位保存在第二符号位中，但是计算结束后要恢复总结：数符不变（单符号为符号位不变，双符号位为第一符号位不变） 空高位补0（

2、右移是第二符号位移至尾数最高位） 2）负数补码移位规则 单符号：1表示负数，不能超出数值的表示范围，左移低位补0，右移高位补1 双符号：第二符号位同样可以用来存储计算过程进位， 总结：数符不变 左移空位补0，右移空位补1，第二符号位移至尾数最高位3右移时产生误差舍入方法 1）0舍1入法 如舍去最低位为0，则舍去，如舍去的为1，则舍去后+1 2）末尾恒置1 定点乘法运算将乘法转化为部分积的累加，移位1. 原码一位乘法：每次用一位乘数去乘被乘数，得到部分积进行相加 设置寄存器A来保存每次的部分积之和，用寄存器B来保存被乘数，寄存器C来保存乘数，c要么为0，要么为1，所以要么+B,要么+0，将用来中

3、转的A寄存器中的值右移来解决累加和位数增多的问题，右移的数保存到C中，因为c寄存器需要用到的位数每算一次少一位，正好用来保存2. 补码一位乘法：通过乘数小数点后的权值与数值相乘，列出表达式，提取，变换后得到相当于用相邻两位乘数比较的结果来决定3. 原码恢复余数法被除数的绝对值小于除数为前提比较两数大小可用减法试探 4原码不恢复余数法 基于恢复余数法的改进5.补码不恢复余数法 浮点四则运算1. 浮点加减运算 都是补码运算 1）加减前应该进行对阶操作，通过对尾数的右移，阶数+1，尾数左移，阶数1，来调整，一般都是将小阶调到大阶，这样低位去掉，如果左移去掉高位误差太大。最后将结果进行规格化，判断标准

4、为尾数值|w|应该在1/21之间，如尾数|w|1/2,则左移进行规格话，大于1/2，则右移规格话。 2）我们也可以通过符号位+尾数最高位的异或关系，来判断。（没看懂） 2.浮点乘法运算 阶码相加，尾数相乘，转化为浮点加减运算 步骤：1）检查操作数是否为0 2）阶码相加 3）尾数相乘，不需要像加减法一样对阶 4）结果规格化。一般左规 3.浮点除法运算原理:阶码相减，尾数相除步骤：1）检查操作数是否为0 2）要保证尾数相除的结果为小数，所以AW目的地址 设置时需要考虑的几个方面 （1）规定传送方向 如DJS-100 规定只能R M 相互传送 80x86 能RR RM之间传送IBM370能RM RR

5、 MM 相互传送 （2)指明传送单位 （3）设置寻址方式 传送指令能集中的反应系统的集中寻址方式 2.输入/输出指令 1）.主机与外部设备间的信息交换，设置时考虑 I/O指令的功能扩展 I/O指令中留有扩展余地：如四位编码能表示16中，只用其中几种，用于外设种类数量不多的场合 I/O接口中专门设置状态/控制寄存器，用于特殊设备，用状态寄存器与控制寄存器两个东西来进行两个设备的交换，采用约定的代码来表示具体情况 2）主机对外设的寻址方式 主机与外部设备的交换是通过接口中的寄存器来交换的，先将外部设备的信息放到寄存器中，再进行主机与寄存器的交换，所以需要寻址 一个接口中有好多端口，称为端口地址 （

6、1）单独编址 编址到寄存器：为每个寄存器分配独立的端口地址与主存相对独立 所以I/O指令中要给出端口地址 I/O地址空间不占主存空间但是可与主存空间重叠，16位与12位，所以我们需要设置标志来区分访问主存还是I/O，因为他们都挂在总线上（2）统一编址就是对外部设备与主存统一编址，访问时，指令中给出总线地址3）I/O指令设置方式 （1）设置单独编址，用I/O指令直接访问I/O端口，称为显示I/O指令 第一个表示从端口地址n中写入到cpu中al逻辑块中（2）用传送指令实现I/O操作 针对统一编址，用传送指令访问I/O端口 需要分为控制状态与数据的写入两部分当统一编址时，我们是通过传送指令传送到两个

7、寄存器中来改变状态字格式，比如说我们想将启动字改为1，则用一个命令通过总线177550来传送到CSR中，从而改变状态，当想要写入数据的时候我们要检查7号位的状态是否为1，表示完成，然后再通过传送指令写入数据。（3）通过I/O处理机进行I/O操作CPU进行简单的控制I/O处理机，然后I/O处理机进行操作指令操作3.算术 逻辑运算指令 1）算术运算指令 考虑 操作数类型，符号，进制，运算结束后我们也要考虑是否进位等问题，如进位则进行转移，所以还需要设置运算结束后的状态标志 2）逻辑运算指令 通过与或非指令与原先的代码进行逻辑运算，实现代码的改变4.程序控制指令1）控制程序流程的指令 （1）转移指令

8、（2）转子指令和返回指令 在函数执行过程中的主函数与被调用函数情况相似，对于返回地址需要同一条指令鞥够提供不同的返回地址，所以要用间接寻址的方式，用堆栈来存放返回地址（3）软中断指令 早期用于程序的调试，在程序执行的某一处需要设置断点到断点处进行调试， 现在用于系统功能的调用 控制器原理与CPU组织主要内容： CPU组成：运算器 控制器 数据通路结构 与外部的连接 CPU工作原理; 指令的执行过程微命令发生器：产生全机最基本操作的命令 通过电位型与脉冲型（打入寄存器）指令计数器PC：顺序执行 pc+1 转移执行 pc先加一再用转移地址修改pc指令寄存器IR: 存放现行指令 操作码字段译码器微命

9、令发生器 地址码字段译码器，再到微命令发生器程序状态寄存器PSW：指示程序的运行方式，反应程序运行结果优先级：表示程序在执行的过程中出现 随机请求能否被打断，优先级是由系统设置的时序线路：控制某一操作的时间与操作时刻1.先从pc中取指令，然后PC+1，取出指令后送到IR指令寄存器中，IR将操作码和寻址方式送到译码器中，然后由微命令发生器发出命令2.时序控制方式 如IR只在某一时刻接受传输,讲解时序信号与操作的关系 工作周期由时钟组成，时钟周期的长度是固定不变的，时钟由工作脉冲组成，然后取指，取数，执行，这写都是高电平，连续执行，然后在取指阶段，又可以分为取出指令与打入pc，也都是高电平连接起来

10、，最后又能分为更小的工作脉冲，在某个时间打入IR时序控制方式及其变化（1）同步控制 定义：各项操作有规定的时间执行，一到时间立马转换下一个操作各项操作在cpu内部由cpu提供控制，在外部设备与磁盘中是有磁盘控制器提供的。 特点：采用同步控制方式的逻辑部件最好执行周期时间接近，这样挂在cpu总线上不需要等待过多的时间，提高执行效率，当然也不是说绝对，相差大的如cpu与外部设备也可以挂在总线上。 （2）异步控制定义：各项操作按不同需要来安排时间，不受统一时序控制 原理：各个操作之间的衔接和各个不见之间信息的交换采用异步应答的方式，当执行完某个操作，则发出信号，告诉另一个设备可以传送了，两者之间进行

11、应答响应的方式区分主设备与从设备的概念 在于有没有总线控制权总的来说就是相当于两个人一问一答的方式优缺点：时间安排合理，但是控制复杂，所以在cpu内部一般采用同步控制方式应用场合：当各挂接部件速度差异大，传送时间不确定，传送距离较远多采用异步总线操作改进，每个控制方式有每个控制方式的特点，所以大多采用将两者结合的方式进行控制 每个时钟周期的长度是固定不变的同步方式的变化： 1）不同指令安排不同时钟周期数，改变时钟周期数，从而改变指令周期 2）总线周期中插入延长周期第二个称为扩展同步方式3）在同步方式中引入异步应答思想上边为8088采用一根总线来实现总线权的转移3.组合逻辑控制方式的优缺点及应用（1）组合逻辑控制方式原理：