【正文】 0 0 0 0 0 0 0 偶數(shù)標(biāo)志 【 例 】 邏輯運(yùn)算的例子 設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用以測(cè)試某個(gè)來自接口電路的輸入數(shù) I0(12位 )，以確定該數(shù)是否為奇數(shù)。如I0為奇數(shù) (即最后一位為1)，則顯示一個(gè) 1111 1111 1111；如 I0是偶數(shù) (最后一位為 0)，則顯示一個(gè) 0000 0000 0000。 59 初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例 【 例 】 子程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算 x2+y2+z2=?的計(jì)算程序。由于 x2， y2和 z2在形式上都是一樣的，是求一個(gè)數(shù)的平方值，這不但本題用得著，在做其他數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)也常用得著，因此可將 x2做成一個(gè)子程序而存于存儲(chǔ)器中一個(gè)固定的區(qū)域中，用到時(shí)，即可將其調(diào)出使用。 60 初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例 RF2 STA CAH ；將 (A)暫存于 RCA RF3 LDX CAH ；將 (RCA)裝入 X RF4 CLA ；累加器 A清零 循環(huán)程序 RF5 DEX ； (X)減 1 循環(huán)體 RF6 ADD CAH ；將 (RCA)與 (A)相加 x個(gè) x相加的過程 RF7 JIZ F9H ； (X)=0,則轉(zhuǎn)移到 RF9 RF8 JMP F5H ；無條件轉(zhuǎn)移至 RF5 RF9 BRB ；返回主程序 RC6 x RC7 y ；被運(yùn)算的數(shù)據(jù) RC8 z RC9 RCA ；運(yùn)算過程暫存地址 將此子程序存于以 RF2為起始地址 (其地址為 F2H，即 1111 0010的存儲(chǔ)單元 )的一個(gè)區(qū)域中，則可設(shè)計(jì)其程序如下： 61 初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例 R00 LDA C6H R01 JMS F2H R02 STA C9H R03 LDA C7H R04 JMS F2H R05 ADD C9H R06 STA C9H R07 LDA C8H R08 JMS F2H R09 ADD C9H R0A OUT R0B HLT 主程序的運(yùn)算：x2+y2+z2=42+62+82=? RC6 4（ 10） RC7 6（ 10） RC8 8（ 10） 62 控制部件的擴(kuò)展 控 制 矩 陣 環(huán) 形 計(jì) 數(shù) 器 T5 T4 T3 T2 T1 T0 28 CON（ 28位） 指令 譯碼 8 27 HLT CLK CLR 一個(gè)具有 27+6+4=37個(gè)輸入端 28個(gè)輸出端的 極其復(fù)雜的 組合邏輯電路 Aminus Azero Xminus Xzero ?控制器的結(jié)構(gòu) 63 控制部件的擴(kuò)展 ? 組合邏輯電路的缺點(diǎn) ? 不靈活、不規(guī)整、布線復(fù)雜 ? 微程序控制 ? 1951《 設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的最好方法 》 ? 核心思想：用程序（軟件方式）產(chǎn)生控制字 ?控制部件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展 64 控制部件的擴(kuò)展 ? 將每條指令從取指令到執(zhí)行指令的過程， 表示為若干小步驟（微操作）的序列 ? 每個(gè)微操作對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)編碼為微指令 微指令存儲(chǔ)在控制存儲(chǔ)器中 ? 取出對(duì)應(yīng)的微指令就產(chǎn)生該微操作對(duì)應(yīng)的控制信號(hào) ? 因此，一條指令的執(zhí)行過程就轉(zhuǎn)化為 一系列的微指令的執(zhí)行過程 ? 控制邏輯擺脫了復(fù)雜的組合邏輯電路 改為存儲(chǔ)控制器和存儲(chǔ)在其中的微指令實(shí)現(xiàn) ?微程序控制 65 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ? 一種具有 存儲(chǔ) （記憶）功能的 高速 自動(dòng) 信息處理 機(jī) 增加地址線位數(shù) （增加尋址空間） 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù) （彌補(bǔ)物理內(nèi)存的不足） …… 增加寄存器數(shù)量 更高的主頻 流水線技術(shù) 高速緩存技術(shù) 雙核、多核 更加豐富和 強(qiáng)大的指令系統(tǒng) 物質(zhì)基礎(chǔ)：微電子技術(shù)、 VLSI 技術(shù)的飛速發(fā)展 ?計(jì)算機(jī)的本質(zhì) 66 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 與 8位機(jī)相比，除明顯的處理字長(zhǎng)不同外，還有下述優(yōu)點(diǎn)： (1) 更多的寄存器： 可以減少 CPU對(duì)存儲(chǔ)器訪問的次數(shù)，提高處理速度。 (2) 增加了存儲(chǔ)器尋址范圍： 16／ 32位地址字允許 CPU直接對(duì)幾百萬個(gè)地址進(jìn)行尋址。 (3) 更大的指令系統(tǒng)： 包括 16位乘法及除法指令，塊移動(dòng)指令等，簡(jiǎn)化了編程，從而加快了軟件的開發(fā)。 ?16/32位微型計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 67 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 (4) 更高的速度： 采用了新型的半導(dǎo)體技術(shù)，時(shí)鐘頻率可以從過去 8MHz提高到 33MHz至 1GHz，因此加快了微處理器的運(yùn)算速度。 (5) 新的結(jié)構(gòu)： 微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部組織管理采用微程序控制及流水線技術(shù)，加快了取指周期和訪問存儲(chǔ)器操作。在某些情況下運(yùn)行的速度，達(dá)到數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。 (6) 存儲(chǔ)器管理的改進(jìn)： 在硬件上增添高速緩沖存儲(chǔ)器，而在軟件上采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，使微型計(jì)算機(jī)中執(zhí)行最慢的存儲(chǔ)器存取速度得到很大的提高；也使微型計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器在不擴(kuò)大容量的情況下達(dá)到成倍的增加。 68 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ? 流水線技術(shù)是一種同時(shí)進(jìn)行若干操作的并行處理方式。 ? 它把取操作和執(zhí)行操作重疊進(jìn)行，在執(zhí)行一條指令的同時(shí)，又取另一條或若干條指令。 ? 程序中的指令仍是順序執(zhí)行，但可以預(yù)先取若干指令，并在當(dāng)前指令尚未執(zhí)行完時(shí)，提前啟動(dòng)另一些操作。 ?流水線技術(shù) t 取指部件 執(zhí)行部件 取指令 1 取指令 2 執(zhí)行指令 1 執(zhí)行指令 2 t 取指部件 執(zhí)行部件 取指令 1 取指令 3 執(zhí)行指令 1 執(zhí)行指令 3 執(zhí)行指令 0 執(zhí)行指令 2 取指令 2 取指令 4 69 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ?流水線技術(shù) 70 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ?高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache ? 解決 CPU與主存速度不匹配的矛盾 ? CPU速度快、主存速度慢， 訪問主存的指令要花費(fèi)較多時(shí)間 ? 采用雙極型 RAM可以實(shí)現(xiàn)高速度 但是價(jià)格極其昂貴 ? 因此，采用折中方案： 在 CPU和主存之間增加少量的高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache 71 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ? 理論基礎(chǔ) ? 程序訪問存儲(chǔ)器的局部性原理 ? 最近的過去訪問頻繁的內(nèi)容， 也是最近的將來訪問頻繁的內(nèi)容 ? 統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律：用最近的過去預(yù)言最近的將來 ?高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache 72 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ? 高速緩存的命中率 ? 采用了高速緩存的系統(tǒng)，總是盡可能將相鄰的主存單元內(nèi)容預(yù)先調(diào)入高速緩存 ? CPU需要訪問主存時(shí)，現(xiàn)查詢要訪問的單元是否在高速緩存中，若存在，則可直接從高速緩存中訪問稱之為“命中”。一般的命中率可達(dá) 90%以上 ? 顯然， Cache容量越大，命中率越高 ? 高速緩存的容量大小是衡量 CPU性能的重要指標(biāo) ?高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache 73 現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 ?虛擬存儲(chǔ)器 ? 解決物理內(nèi)存不足的問題 ? 將輔存（硬盤）模擬成內(nèi)存使用 ? 需要相應(yīng)的軟件（操作系統(tǒng)）和硬件（專用寄存器）的支持 74 習(xí)題 寫出本章中簡(jiǎn)化式計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)的每條指令的匯編語言的助記符及其相應(yīng)的機(jī)器語言的機(jī)器碼。 程序計(jì)數(shù)器 PC的內(nèi)容是什么意義 ? 指令寄存器 IR從 PROM接收到指令字 (8位 )后的運(yùn)行過程如何，起什么作用 ? 試簡(jiǎn)述程序設(shè)計(jì)的 4個(gè)步驟。 環(huán)形計(jì)數(shù)器有何用處 ?什么叫環(huán)形字 ? 什么叫例行程序 ?什么叫機(jī)器周期、取指周期和執(zhí)行周期 ?本章簡(jiǎn)化式計(jì)算機(jī)的機(jī)器周期包括幾個(gè)時(shí)鐘周期 (機(jī)器節(jié)拍 )?機(jī)器周期是否一定是固定不變的 ? 控制部件包括哪些主要環(huán)節(jié) ?各有何用處 ? 75 習(xí)題 子程序計(jì)數(shù)器有何用處 ? 本章第 2個(gè)微型計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)有多少條指令 ?它們可分成幾種類型 ?各個(gè)類型的特點(diǎn)是什么 ? 此微型機(jī)的控制字有幾位 ?各位的意義是什么 ? 變址寄存器 X有何功能 ?在運(yùn)算中能起什么作用 ? 指令寄存器 IR是如何將其指令字段和地址字段分送出去的 ?這兩個(gè)字段的位數(shù)是否保持不變 ? 試寫出第 2個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各條指令的匯編語言的助記符及其相應(yīng)的機(jī)器碼。