计算机组成原理(第四版)课后答案清华大学出版社课件Contents目录•计算机系统概述•运算方法和运算器•存储系统•指令系统•CPU的结构和功能•控制器的工作原理•系统总线•输入输出设备及I/O接口计算机系统概述01硬件系统包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，是计算机的物理实体。软件系统包括系统软件和应用软件，是计算机的程序和数据集合。数据处理方式根据数据处理方式的不同，计算机可以分为批处理、分时处理和实时处理等类型。计算机系统的基本组成硬件层包括各种物理设备和组件，如中央处理器、内存、硬盘等。系统层包括操作系统、设备驱动程序等，负责管理和控制硬件资源。编程层包括各种编程语言和工具，如C、Java等，用于编写应用程序。应用层包括各种应用程序，如办公软件、游戏等，直接为用户提供服务。计算机系统的层次结构指令执行过程计算机通过执行指令来工作，指令由操作码和操作数组成，操作码指示操作类型，操作数指示操作对象。数据处理过程计算机对数据进行输入、存储、处理和输出等操作，数据处理过程包括数据格式化、数据存储和数据传输等。系统运行过程计算机系统的运行过程包括系统初始化、中断处理、任务调度等过程，这些过程由操作系统负责管理和控制。计算机的工作过程运算方法和运算器02定点数是一种将数字与固定小数点位置关联起来的表示方法，通常用于计算机内部表示数值。在定点数表示法中，小数点的位置是固定的，而数值的位数则用来表示数值的大小。定点数的表示定点数运算是指使用固定小数点位置的数值进行算术运算的方法。常见的定点数运算包括加法、减法、乘法和除法等。在计算机中，为了提高运算速度并简化硬件结构，通常采用补码表示法来进行定点数运算。定点数的运算定点数的表示及运算浮点数是一种将数字与任意小数点位置关联起来的表示方法，通常用于计算机内部表示实数。在浮点数表示法中，小数点的位置是可变的，而数值的有效位数则用来表示数值的精度。浮点数的表示浮点数运算是指使用可变小数点位置的数值进行算术运算的方法。常见的浮点数运算包括加法、减法、乘法和除法等。为了实现浮点数运算，计算机内部通常采用IEEE754标准来表示浮点数，并使用专门的硬件电路或软件算法来进行浮点数运算。浮点数的运算浮点数的表示及运算运算器的基本组成运算器是计算机中用于执行算术和逻辑运算的部件，主要由加法器、寄存器、多路选择器和进位链等组成。运算器的实现为了实现高效的定点数和浮点数运算，计算机中的运算器可以采用不同的设计方法。例如，采用并行处理技术可以提高运算速度，采用流水线设计可以降低硬件成本。此外，为了满足不同应用的需求，还可以采用定制化设计来实现具有特定功能的运算器。运算器的基本组成及实现存储系统03主存储器（MainMemory）直接与CPU交换信息的存储器，用于存储运行中的程序和数据。要点一要点二外存储器（ExternalMemory）辅助主存储器，用于存储大量数据和程序，与主存储器相比，访问速度较慢。存储器的分类和层次结构•高速缓冲存储器（CacheMemory）：高速缓冲存储器是介于CPU和主存之间的半导体存储器，其访问速度接近于CPU的速度。存储器的分类和层次结构寄存器位于CPU中，访问速度最快，但容量较小。寄存器（Registers）高速缓冲存储器位于CPU和主存之间，容量适中，访问速度较快。高速缓冲存储器（CacheMemory）存储器的分类和层次结构存储器的分类和层次结构主存储器（MainMemory）：主存储器是计算机的主要存储器，容量较大，但访问速度较慢。外存储器（ExternalMemory）：外存储器容量最大，访问速度最慢。组成由RAM和ROM组成。RAM用于存储运行中的程序和数据，而ROM用于存储固件和启动程序。特点容量大、访问速度快、价格较高。分类静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。主存储器030201容量大、访问速度慢、价格较低。特点硬盘、光盘、U盘等。分类由磁盘、磁头、电机等组成，数据存储在磁盘上，通过磁头读写数据。硬盘外存储器组成由SRAM组成，分为相联存储器和块交换器。功能用于存放CPU最近访问过的指令和数据，以减少对主存的访问次数。工作原理通过比较指令或数据的地址标签来...
