计算机组成与实现-全套PPT课件.pptx

;目录;第一台数字式多用途计算机;大型机时代：上世纪50年代~60年代;小型机时代：上世纪70年代;PC时代：上世纪80年代~2000中期;后PC时代：2000以后1/2;后PC时代：2000以后2/2;重大认识#1：摩尔定律;重大认识#2：局部性与存储层次;目录;个人计算机;服务器1/3;服务器2/3--服务器集群;服务器3/3--超级计算机;嵌入式计算机1/2;嵌入式计算机2/2;目录;计算机的典型硬件组成;CPU;CPU;主存储器;目录;软硬件层次结构;软硬件层次结构：指令集;软硬件层次结构：操作系统;软硬件层次结构：编译器/汇编器;软硬件层次结构：应用软件;软硬件层次结构：CPU;软硬件层次结构：存储器;软硬件层次结构：输入/输出系统;软硬件层次结构：微架构;软硬件层次结构：数字电路;软硬件层次结构：晶体管;;目录;数的表示方法;十进制数的表示方法;数的一般表示方法;二进制的表示方法;常见数制;不同数制的示例;进制转换;进制转换;进制转换;目录;字节、字;最高/最低有效位、最高/最低有效字节;目录;二进制加法;溢出;目录;一切皆可用数字表示;一切皆可用数字表示;数的编码空间;编码位数;二进制无符号数;二进制符号数;二进制符号数;32位二进制补码;二进制补码的一般性表示;二进制补码小结;课堂练习;目录;浮点数概述;浮点数格式;浮点数格式（优化前）;浮点数格式（优化后）;表示绝对值小于0的浮点数;表示绝对值小于0的浮点数：偏阶计数法;单精度浮点表示范围;双精度浮点表示范围;特殊情况;上溢和下溢;目录;负数的二进制补码的计算方法;负数的二进制补码的计算方法;减法;位扩展;位扩展;比较;比较：小于运算(符号数)1/3;比较：小于运算(符号数)2/3;比较：小于运算(符号数)3/3;比较：小于运算(无符号数);相等;乘法：无符号数;乘法：符号数;除法的复杂性;除法：无符号数1/3;除法：无符号数2/3;除法：符号数3/3;;目录;从C代码到可执行文件运行1/6;从C代码到可执行文件运行2/6;从C代码到可执行文件运行3/6;从C代码到可执行文件运行4/6;从C代码到可执行文件运行5/6;从C代码到可执行文件运行6/6;机器语言1/2;机器语言2/2;为什么要学习汇编？;RISC;RISC设计原则;主流的ISA;为什么选择MIPS;目录;MIPS指令1/2;MIPS指令2/2;目录;计算机硬件的操作数;寄???器1/2;寄存器2/2;MIPS指令示例1/2;MIPS指令示例2/2;0号寄存器;目录;立即数;目录;主存单元;主存的抽象模型1/3;主存的抽象模型2/3;主存的抽象模型3/3;地址的表示方式;“基地址+偏移”的优点;数据传输指令1/2;数据传输指令2/2;主存单元使用的限制;寄存器 vs. 主存;目录;代码段与数据段;汇编程序的基本结构;目录;全局变量声明的基本要素;常见变量类型1/2;常见变量类型2/2;目录;lb：读字节1/3;lb：读字节2/3;lb：读字节3/3;sb：写字节;;;lb/sb的用法3/3;加载和存储指令汇总;大/小印第安;目录;算术运算指令概述;加法和减法;;算术溢出1/2;乘除法指令;乘除法指令;目录;;目录;基本的决策机制;分支指令;用beq构造if-else;用bne构造if-else;switch-case;更多分支指令;循环;循环实战：从C到MIPS1/5;;循环实战：从C到MIPS3/5;;循环实战：从C到MIPS5/5;不等式;不等式;不等式;不等式;不等式;[AD]MIPS的Signed与Unsigned;小测试;目录;伪指令;常用伪指令;汇编寄存器;MAL vs. TAL;目录;移位指令1/3;移位指令2/3;移位指令3/3;目录;如何计算32位立即数？;lui示例;目录;实现函数的6个步骤;函数相关寄存器;函数调用指令;PC;函数调用示例;实现函数的6个步骤;保存和恢复寄存器;主存分配的基本方案;函数示例;函数示例;函数的架构;局部变量和数组;局部变量和数组;寄存器的保护分析;寄存器的保护分析;寄存器的保护分析;寄存器的保护分析;强保护寄存器的保护机制代码框架;弱保护寄存器的保护机制代码框架;小测试;小结：函数调用;目录;空操作;目录;程序存储概念;二进制兼容;把指令当做数看待1/2;把指令当做数看待2/2;MIPS的3类指令格式;目录;R型指令1/3;R型指令2/3;R型指令3/3;R型指令示例1/2;R型指令示例2/2;NOP;目录;I型指令1/4;指令包含6个域：6 + 5 + 5 + 16 = 32 域的命名 前3个域与R型指令相同 最重要的是opcode域保持在相同的位置;I型指令3/4;I型指令示例1/2;I型指令示例2/2;如何计算32位立即数？;lui示例;be