本章小结 本章从定性知识和定量知识两个方面介绍计算机系统结构的基本概 念。有关重点如下 计算机系统结构的广义定义与狭义定义(9项内容),计算机系统结 构与计算机组成的主要分工 2)计算机系统的多级层次模型(6级),以及基于该模型的透明性判断 方法; (3)计算机实现、计算机系统设计的主要思路、模拟、仿真、虚拟机、 宿主机、系列机、兼容性、并行性等重要名词的含义; (4)冯诺依曼型机器的7个特点; (5)现代计算机系统分类的Fym法(4类) (6) Amdahl定律; (7)平均周期数CPI公式,程序执行时间T公式; (8)每秒百万指令数MIPS公式,每秒百万浮点数 MFLOPS公式。 习题:P33,题15,题19;P392,题10,题11,题12 20019.1 计算机系统结构
2001.9.1 计算机系统结构 21 本章小结 本章从定性知识和定量知识两个方面介绍计算机系统结构的基本概 念。有关重点如下： (1) 计算机系统结构的广义定义与狭义定义（9项内容），计算机系统结 构与计算机组成的主要分工； (2) 计算机系统的多级层次模型（6级），以及基于该模型的透明性判断 方法； (3) 计算机实现、计算机系统设计的主要思路、模拟、仿真、虚拟机、 宿主机、系列机、兼容性、并行性等重要名词的含义； (4) 冯.诺依曼型机器的7个特点； (5) 现代计算机系统分类的Flynn法（4类）； (6) Amdahl定律； (7) 平均周期数CPI公式，程序执行时间Te公式； (8) 每秒百万指令数MIPS公式，每秒百万浮点数MFLOPS公式。 习题：P33，题15，题19 ；P392，题10，题11，题12
第二章指令系统(P36) 本章介绍指令系统设计中2个最基本的内容:数据表示、操作码优 化 2.1数据表示 数据表示]就是计算机硬件能够直接辨认与处理的数据类型。 人们通常使用的数据类型有整数、实数、逻辑数(布尔数)、字符串、 队列、堆栈、链表、文件等,它们的运算方法各不相同。 所谓“硬件能够直接辨认与处理”,指的是对该数据类型的各种运 算操作都有相应的实现硬件电路。 硬件不能直接辨认与处理的数据类型就要根据欻据结枃的知识编制 软件转化为硬件能处理的数据类型。 下面介绍通用型计算机数据表示集合中的一个基本成员—浮点 数据的分析与设计 20019.1 计算机系统结构
2001.9.1 计算机系统结构 22 第二章 指令系统（P36） 本章介绍指令系统设计中2个最基本的内容：数据表示、操作码优 化。 2.1 数据表示 [数据表示]就是计算机硬件能够直接辨认与处理的数据类型。 人们通常使用的数据类型有整数、实数、逻辑数（布尔数）、字符串、 队列、堆栈、链表、文件等，它们的运算方法各不相同。 所谓“硬件能够直接辨认与处理” ，指的是对该数据类型的各种运 算操作都有相应的实现硬件电路。 硬件不能直接辨认与处理的数据类型就要根据数据结构的知识编制 软件转化为硬件能处理的数据类型。 下面介绍通用型计算机数据表示集合中的一个基本成员 ── 浮点 数据的分析与设计
2.1.1浮点数据表示(P38,P39) 浮点数据就是高级语言课程中所说的“实型数” 2.1.1.1浮点数的组成 浮点数的组成与人们通常所说的“科学记数法”非常相似,唯一不同的是各部分 均为有限位数,如下所示 N=mxr 它的主要参数有8个 m 尾数,一般为纯小数,符合规格化原则(即最高位的绝对值不为0) 用原码或补码表示 阶码,整数,常用移码表示(见下文解释); 尾数的基值,简称尾基,常见的有2进制、8进制、16进制、10进制等, 选定以后不变; D,二数的数,将号位目都米用2,也是选定队后不变 n一尾数的符号,表示数的正负,简称数符 称阶符。但对移码表示来说,这仅仅 是额外的1位2进制数,不决定正负。 20019.1 计算机系统结构
2001.9.1 计算机系统结构 23 2.1.1 浮点数据表示（P38，P39） 浮点数据就是高级语言课程中所说的“实型数”。 2.1.1.1 浮点数的组成 浮点数的组成与人们通常所说的“科学记数法”非常相似，唯一不同的是各部分 均为有限位数，如下所示 e m N m r 它的主要参数有8个： m ── 尾数，一般为纯小数，符合规格化原则（即最高位的绝对值不为0）， 用原码或补码表示； e ── 阶码，整数，常用移码表示（见下文解释）； rm ── 尾数的基值，简称尾基，常见的有2进制、8进制、16进制、10进制等， 选定以后不变； re ── 阶码的基值，简称阶基，目前都采用2，也是选定以后不变； p ── 尾数的位数，未将符号位计入； q ── 阶码的位数，未将符号位计入。 mf ── 尾数的符号，表示数的正负，简称数符； ef ── 阶码的符号，表示阶码的正负，简称阶符。但对移码表示来说，这仅仅 是额外的1位2进制数，不决定正负
移码(P41) 移码是一种2进制记数方法,它的真值等于相同编码的无符号数加上一个指定的偏移 量d。例如,同样是2进制编码000~11111,看作6位无符号数时的取值范围是0 ~63,而看作6位移-10码的取值范围就是-10~53。如下图所示 十进制真值 63 无符号数 移-10码 10 二进制编码 图21移码与无符号数的比较实例 移码是一种有符号数,但它的最高位通常不决定数的正负,不应称为符号位。它的 独特之处在于其最小取值的2进制编码是全0,这给机器零的判断和处理电路设计带来 很大方便 20019.1 计算机系统结构 24
2001.9.1 计算机系统结构 24 移码（P41） 移码是一种2进制记数方法，它的真值等于相同编码的无符号数加上一个指定的偏移 量d。例如，同样是2进制编码000000 ～ 111111，看作6位无符号数时的取值范围是0 ～ 63，而看作6位移 -10码的取值范围就是 –10 ～ 53。如下图所示。 移码是一种有符号数，但它的最高位通常不决定数的正负，不应称为符号位。它的 独特之处在于其最小取值的2进制编码是全0，这给机器零的判断和处理电路设计带来 很大方便。 十进制真值 63 无符号数 53 移 -10 码 0 111111 -10 二进制编码 图 2.1 移码与无符号数的比较实例
2.1.1.2浮点数的机内格式(P39) 种浮点数中每个数据的尾基rn、阶基r都是相同的,在设计运 算电路已经作为默认值来使用,各个具体数据在存储时只需要存入 如下参数即可 各字段位数:1位1位 阶码q位 尾数p位 浮点数字段:[叫e-……9·m……吗 对应位的权: 0 隐含小数点 图22浮点数的机内格式 20019.1 计算机系统结构
2001.9.1 计算机系统结构 25 2.1.1.2 浮点数的机内格式（P39） 一种浮点数中每个数据的尾基rm、阶基re都是相同的，在设计运 算电路已经作为默认值来使用，各个具体数据在存储时只需要存入 如下参数即可： 各字段位数： 1 位 1 位 阶码 q 位 尾数 p 位 浮点数字段： mf ef eq-1 … … e0 . . m1 … … mp 对应位的权： re q-1 … … re 0 rm -1 … … rm -p 隐含小数点 图 2.2 浮点数的机内格式