8163264器不論是數據，還是指令。器01目前采用半導體器件來作為器。一個半導體觸發器可以一個二進制單元：若干元構成一個單元。地址 示，如64KB,128KB。容量越大，表示計算機儲存的信息就越多。0001外器：計算機中又配備的容量更大的磁盤器、光盤器等。相對而言，半導體器稱為內器,磁盤器、光盤器等稱為外算機中用于程序和數據的部件。第三部分詳細講解。例如在求解y=ax+b-c的例子中,解題步驟的每一步,只完成一種基本操作,所以器Bcxy 34567碼碼的 操作碼:指令所進行的操作,如加、減、乘、除、取數、存數等等LOAD BADD BMUL B即控制器的基本任務,就是按照計算程序所排的指令序列,先從器取出一條指令放到控制器中,對該指令的操作碼由譯進行分析判別,然后根據指令性質,接著從器取出第二條指令,再執行這第二條指令。依次類推制器中的指令計數器就加1,從而為取下一條指令做好準備,這也就是指令為什么計算機的輸入/輸出設備通常稱為設備（簡稱外設）馮·思想的基本要點 采用程序方式，程序方式是思想的。 器，可按地址尋訪，程序和數據統一存儲應用程序是用戶利用計算機來解決某些問題所編制的程序,如工程設計程等等。隨著計算機的廣泛應用,這類程序的種類越來越多。直接逐一解釋語句并得出計算結果。叫解釋系統。如BASIC、VB等總線寬度一般指CPU中運算器 K=210，M=220，G=230，T=240，B=8（1）。器容量越大，的二進制數越多。主時鐘的頻率（f）CPUMHz（兆赫茲）、GHz（CPU＝CPUCPU*MIPSMIPS

程序執序執行MFLOPS程序執序執行 B.C D.CPIA2B3C4D5 Ⅱ.匯編語言程序Ⅲ.A.僅 B.僅Ⅰ、C.僅 D.Ⅰ、Ⅱ、例：通常稱“容量為640KB的器是指 A.640×103字節 B.640×103位C.640×210 D.640×210字節 A.二進制運 B.有信息的功C.運算速度 程序控 【國防科技大學

串行加法器和并行加法器、算術邏輯單元ALU的功能和結構。011000110001010111011100101000001Unsignedinteger(無符號整數)1111111111

0000000000000000000000000000001111111111111111n

111111…111111000000000000…000000 代表負號

在定點機中表示如下（x0：符號位，0代表正號，0x1(12n)x1x ≤x≤ (127)x(127 ≤x≤2.......－(2n－1)≤x≤0≤|x|≤ (111......1)(01......1...－11………1≤x≤11………131個1 31個1(111………1)(01………－(231－1)≤x≤最大正數值=01……1=231－1,最小負數值=111=-(231－1)最大正數值=01……1=1-2-31，最小負數值=111=-(1-2-31BCD若定點小數的原碼形式為x1x2...xn 0x 1x1x0xx＝－0.1001,則[x]原[＋0]原[－0]原n n-(1-2－n)≤x

0x2nx2n

2n〉x0xn n－(2n-1)≤x≤2n-[＋0]原[－0]原－(2n-1)≤x≤2n-將[x]原的符號位（左端第一位）取反，即可得到[-x]原純小數：[＋0]原＝0.00…0,[－0]原＝1.00…純整數：[＋0]原＝00…0,[－0]原＝100…因為[0]原占用了兩個編碼，因此原碼表示的范圍較小（2n示2n-1個真值）。注意與補碼的不同。原當x<0時，1<[x]原<2。原原原乘以2，右移一位相當于除以2)121

X]原和[2X]原。①[X]原 ;②[X]原解 ①2

X]原[2X]原1X]原2[2X]原 ]原＝ )2 [-100101]原 可見將[X]原的符號取反即可得到[－X]這兩種方法都能對準到4點。－3＝＋9（mod得到16－12=4。即[－3]補＝9＝12＋(－3)(mod12)a50－2050＋40(mod60)等價，40稱為－2060的補碼即[－20]補＝40＝60＋(－20)（mod60）b再比較[－3]補＝9＝12＋(－3)(mod12)a[X]補＝M＋X（Modx

MxM

x 解：①x≥0[x]補 (mod②補 (modx 2x2xx 2n 2n1x2n1x[X]補＝M＋X（ModM）例已知x，x的補碼[x]補。 ①[x]補②[x]補③[x]補補④[x] 補[＋0]補＝[－0]補＝20.00…00＝0.00…00(mod [＋0]＝[－0]＝2n+1±00…00＝00…00(mod [－1]補＝2＋(－1)＝10.0…0＋(－1.0…0)＝1.0原n+1位純整數補碼表示中原

原原n+1位定點小數補碼的表示范圍是-1≤x≤1-2-nn n-(1－2-n)n n對于正數直接取其二進制數的表示構成補碼。即若x≥0，[x]原＝[x]補。補例:[x]補＝1. 12

x](1)[x]補 ，(2)[x]補1解:(1)[2x]補 21

x]補=[2x]補

x]補2x≥0對第一個以后開始直至最均按位取反，符號位為1。例:將下列x的原碼表示轉化為補碼表示。[x]原 [x]原 [x]原 ∵x≥0∴[x]補[x]原 ∵x< ∴[x]補 ∵x≥0∴[x]補[x]原 ∵x< ∴[x]補x 1x0(mod(22n反

(22n)位上的1。[＋0]反 [－0]反x 2nx0 (2n11)x純整數：[＋0]反＝000…0[－0]反＝111…1移碼形式為x0x1x2...xn時，移[x] 移 移[x]＝27＋x=128+x移[x]＝2 [x]＝2 移

[x]移＝2＋x＝2 －001（-－010（-－011（-－100（-－101（-－110（-－111（-－1000（- [＋0]＝[－0]＝2n±0…0＝10…0（純整數 x≥0[x]=x,[x]=2n ＜0[x]=2n+1+x,[x] [x]＝2n+[x]－2n+1 [x] 移[x]補[x]移 值語句z=x+y后，xyz的值分別是（）A．X= HB．X= FH，y=FFF9H，z=FFFF0076HC．X= y=FFF7H，z=FFFF0076HD．X= - 元件故障\噪聲干擾等各種因素常常導致計算機在處理信息過程中出現錯A. 構成一個n+1位奇偶。奇校驗：使n+1位的奇偶 小數：[x]補＋[y]補＝[x＋y]補(mod整數：[x]補＋[y]補＝[x＋y]補(modx＝0.1001,y＝0.0101,求ｘ＋ｙ。[x]補＝0.1001,[y]補x＝＋0.1011,y＝－0.0101x＋y。[x]補＝0.1011,[y]補所以[x－y]補＝[x]補＋[-y]補(mod[例]x＝＋0.1101,y＝＋0.0110,求x－y。解:[x]補＝0.1101[y]補＝0.0110,[-y]補

(mod所以x＝＋0.1011,y＝＋0.1001x＝－0.1101,y＝－0.1011,x＋y。最高符號位表示結果的正確符號。x＝＋0.1100,y＝＋0.1000,x＋y。兩個符號位出現“01”,表示已溢出,即結果大于＋1示未溢出。故溢出邏輯表達式為V＝Sf1⊕Sf2,其中Sf1和Sf2分別為最高符號Si＝Ai⊕Bi⊕CiCi＋1＝AiBi＋ [y]補＝0.0110,[-y]補x＝＋0.1100,y＝＋0.1000x＋y。[x]補＝0.1100,[y]補＝0.1000ta＝(n-ta意味著加法器的輸入端輸入加數和被加數后,在情況下加法器輸出端n4，44由乘數的末位決定被乘數是否與原部分積相加，然后1積，同時乘數1位（末位移丟），空出存放部分積的低位。被乘數只與部分積的相加31設[x]原x0.x1x2xn原=y0.y1y2…=(x0y0).x=-0.1110y0.1101[xy]x0y010②數值部分按絕對值相乘x*?y*0.10110110則[x?y]原=1.1011011進制對2求補器電路圖，其邏輯表達式如下：C＝0,C＝a＋Ca*＝a- i－1 －1,被除數ｘ,其原碼為[x]原＝xf.xn－1…x1x0除數ｙ,其原碼為[y]原＝yf除法運算,以手算方法求x÷y的過程如下: 移后）R+B×2－1的這樣當不夠減時，并不需要恢復余數，只是下一步要進行R+B×2－1的操作，因0，商“1”， ①x0y0=11=②x*/y*=∴[ ]=原y特點上商n+1nn+1這里的比例因子10－27和1034要分別存放在機器的某個單元中，以N=Ｍ：尾數，23位，用小數表示，小數點放在尾數域的最前面。Ｅ：階碼(8位),階符采用隱含方式，即采用移碼方式來表示正負指數。127()，即x＝(－1)s×(1.Ｍ)×2Ｅ－127x＝(－1)s×(1.Ｍ)×2Ｅ－1023為提高數據的表示精度，當尾數的值不為0(1.75)=1.11×20(IEEE=0.111×21合符號位S01，有正零和負零之分。數為無窮大，結合符號位S01，也有+∞和-∞之分。32E和全(255)10表示零和無窮大的特殊情況，因此E的取值范圍為0000,0001(1)e－126(1－127)[例]若浮點數ｘ的754標準 11.M＝1.01101100000000000000000＝1.011011解:首先分別將整數和分數部分轉換成二進制數： ×24S＝0， 器數M=01000…00 0011,1110,0 (2)(－4120)＝(－1000000011000) × …… 100,0101,1 正整數是（）2126－2103B.C.2127－2103D. [1+(1-2-23)]×2127=2128-5.6×102＝0.0056×105。5.6×102＋3.7×105＝11011.011×23＋1.01111×28＝11011.011×23＋101111×23＝(11011.011 xxyy00兩浮點數進行加減,首先要看兩數的階碼是否相同,若二數階碼相同,就可△E＝若△E＝0,Ex＝Ey；若△E<0,Ex<Ey；若△E>0,表示Ex>Ey。原則上,既可以通過MxExEx＝Ey,也可以通過My改變Ey來實現Ex＝Ey。左移）1,直到兩數的階碼相等為止,右移的位數等于階差△E

位，階碼加1。以保證浮點數大小不變。尾數用原碼來表示，[S]原＝sf·s1s2…sn尾數用補碼來表示，[S]補＝sf·s1s2…sn⊕s1＝0，sfs1需將尾數向右移位，每移一位，階碼加1，一直移位到滿足規格化要求為止。需將尾數向左移位，每移一位，階碼減1，一直移位到滿足規格化要求為止。簡單的舍入方法有兩種：一種是"010。[例]設x＝2010×0. 浮＝00010,浮＝00100,<1>△E＝Ex－Ey＝[Ex]補＋[－Ey]補＝00010＋11100＝11[x]浮＝00 <2>0.00110110＋1.01010101.10001010尾數運算結果的符號位與最高數值位同值,應執行左規處理,結果為(10),階碼為000111.0001010 1.0001011 假如加法器由n位全加器構成,每一位的進位延遲時間為20ns,那么情況下,進位信號從最低位傳遞到最而最后輸出穩定,至少需要n×20ns,這邏輯運算的功能,而且具有先行進位邏輯,從而能實現高速運算。上的ALU的二進制位數。S0,S1,S2,S3AiBiYX其函數關系如表2.4所示。2.4Xi,YiXiYiXi＝ 4位之間采用先行進位 第0位向第1位的進位 第1位向第2位的進位為 第2位向第3位的進位 設在電路中多加這兩個進位輸出的目的,是為了便于實現多片（組）ALU的先行進位,為此還需一個配合電路,稱之為先行進位發生器(CL),下面還要介當Ｍ＝0時,Ｍ對進位信號沒有任何影響。此時F不僅與本位的作數YXCＭ＝0當Ｍ＝1時,了各位的進位輸出,即C＝0,因此各位的運算結果F僅與Y和X有關,故Ｍ＝1時,進行邏輯操作。2.11(b74181ALU么參考式(2.37)的進位邏輯表達式,先行進位部件74182CLA所提供的進位邏輯 在這個電路中使用了八個74181ALU和兩個74182CLA器件。個小組（位片）之間的先行進位,從而使全字長ALU的運算時間大大縮短。主器與CPU的連接和數據交換、雙口RAM和多模塊器。3.1器分類放）。材料的元，它可一個二進制代碼（0、1）,即1個bit。若干個元組成一個單元（8個bit，即一個字節），許多單元組成ZY字節等）。字單元(32位 字單元(16位 隨機器：任何單元的內容都能被隨機存取，且存取時間和單元的非永久的器：斷電后信息即的器（主存）。永久性器：斷電后仍能保存信息的器（光盤）。沖器、控制器等。3.2器的層次化結 基本元基本元組成：它由兩個MOS反相器交叉耦合而成的觸發器,一個元一位二進制代碼。此它能表示一位二進制的10。需要：地址線r根，數據線m根SRAM：靜態隨機器（staticrandomaccessmemory） 一位二進制信息0或1。 寫入A=DB=/D4）器的讀寫操信號），/RD（讀信號）。當/CS=1時表示本沒有被選中，對該即不DRAM四管動態 元減少了兩個MOS管，同時不需要保持提供恒定的電流，降低了功耗。在一定時間內(如2ms)可保留所寫入的信息。T1截止，D上的預充電荷無回路，D=1。1，T2T1截止。經過一段時間，T2管柵極上了一部分A1對應的滿值電壓。當字選擇線上加脈沖使T5、T6管寫入：字選擇線為“1”，T1管存入電容C中；單管元電路和四管元電路對DRAM 刷新操作時，便暫停讀/寫或維持周期，而逐行刷新整個器，它適用于高整個器便全部刷新一遍。例為1μs。刷新方式還可采用異步刷新方式：8000μs/1024=7.8125μs，7.8μs刷新一行的異步刷新方式只讀器和閃速只讀根據編程方式不同，ROM通常分為三類：原理是以元件的“有/無”來表示該單元的信息(“1”或“0”)，可以用二極管或晶體管作為元件，顯而易見，其內容是不會改變的。MOS“1”MOS“0”E2PROM1、FLASH系。如右圖所示為閃速器中的元，由單個MOS晶體管組成，除漏極D和源極S外，還有一個控制柵和浮空柵。上有很多負電荷，這種情況我們定義元處于0狀態。為元處于1狀態。并產生從漏極D到源極S的電流。編程操作實際上是寫操作。所有元的原始狀態均處“1”狀態，這是因為擦電子，從而使全部元變成1狀態ⅠRAM是易失性器，ROM是非易失性器√A.僅I和 B.僅II和C.僅I，II， D.僅2011-14.下列各類器中，不采用隨機存取方式的A. √B.C. D.2012-16.下列關于閃存（flashmemory）的敘述中，錯誤的是√A.C.掉電后信息不丟失，是一種非易失性D.采用隨 為1G×8位。若M=m，N＞n，需要對進行位擴展。若M＞m，N=n，需要對進行字擴展。若M＞m，N＞n，需要對進行字位擴展有選片要求(即位擴展的同時工作)。連接時：每 端EN不能公用，它由地址總線的段譯碼來決定片選信號。解：所需數：[(64K×8)/(16K×8)=4。連接圖如下圖所示地址范圍為 A. B. C. D.A. B. C. D.A. B. C. D.雙端 雙端口器是指同一個器具有兩組相互獨立的讀寫控制線路,是一種高速工作的器。可以實現一個器掛接兩個CPU.無題，特設置了BUSY標志。多模塊交叉 A2，A1，A08對連續字的成塊傳送可實現多模塊流水式并行存取，大大提高器的帶寬。送周期為τ，器的交叉模塊數為m（m=4），為了實現流水線方式存取，應當滿足T=mτ（m=T/τ稱為交叉存取度）它的上次存取操作已經完成。連續m個字所需的時間為t1=T+(m‐1)τ例：設器容量為32字，字長64位，模塊數m=4，分別用順序方式和交叉方式進【解】順序器和交叉器連續讀出m=4個字的信息總量都是：q=64位×4=256位t1=T+(m-1)=200ns+3×50ns=350ns=3.5×10-順序器和交叉器的帶寬分別是：器器 通過大量統計發現了一個規律：程序對 空間的90％的局限于空間的10％的區域中，另外10％的則分布在 如果一個單元被，則可能這個單元會很快再次被如果一個單元被，則它鄰近的單元可能很快被。程序的局限性：象稱為程序的局限性。程序的局限性為cache的引入提供了理論依據。CPU提供指令和數據，加快程序的執行速度。它的內容為主存一部分內容CPUcachecache與主存之間的數據交換是以塊為單位。一個塊由若干定長字組成的。整個數據塊從主存讀出送到cache中。cache中的讀出時間。因此,cache中率應盡量接近于1(100%)。由于程序的局部性，這是可能的。成存取的總次數，h定義為，則有h 表示未，則cache/主存系統的平均時間ta為：etc

htc(1

r(1cache效率：e=1/(r(1－r)h)=1/(5+(1－5)×0.95平均時間還是cache地址？主存的數據塊稱為塊(B)，設主存有2s塊，塊地址(塊號)有s位。若一個塊(行)2m1塊(行)＝2m字，則塊(行)m址存于cache行的標記部分中。毫感覺不到cache的存在。這種特性稱為cache的透明性。主存的的數據塊大小稱為塊（B），設主存有2s塊（塊地址s位）址存于cache行的標記部分中。優點是：概率小，Cache的利用高塊的大小（256單元）＝行的大小（256單元）i=jmodm 大容量cache采用。主存塊存放到哪個組是固定的（直接映射方式），至于存到該組哪一行是靈活m＝u×v組號q＝jmod 同則cache不命中，該內存地址主存。cache可容納多少個行主存的地址有多少位？Cache11塊內字地址＝4位（每塊16個字）行號＝7位，Cache128＝27塊，塊號＝7標記的長度＝Cache地址長度=14-7=7cache工作原理要求它盡量保存數據，必然存在將有用的信息從主存調進cache中，這樣就產生替換。cache6，4，3在先進先出替換方式下，cache中的內容變