【正文】 照射進(jìn)行擦除 ， 而閃速存儲器則是在 EPROM溝道氧化物處理工藝中特別實(shí)施了電擦除和編程次數(shù)能力的設(shè)計(jì) 。 –閃速存儲器 ? 90年代英特爾公司發(fā)明的閃速存儲器是一種高密度 、 非易失性的讀 /寫半導(dǎo)體存儲器 ， 它突破了傳統(tǒng)的存儲器體系 ， 改善了現(xiàn)有存儲器的特性 ， 因而是一種全新的存儲器技術(shù) 。 這兩類器件可以分別用紫外光照射或電的方法擦除原來寫入的數(shù)據(jù) ， 然后 ， 再用電的方法重新寫入新的數(shù)據(jù) 。 用戶根據(jù)需要可自行將其中某些存儲元改為 “ 1”(或改為 “ 0”)。 它的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高 ， 集成度高 ， 價格便宜 ， 適宜大批量生產(chǎn)；缺點(diǎn)是不能重寫 。 只讀存儲器存入數(shù)據(jù)的過程 ， 稱為對 ROM進(jìn)行編程 。 – 只讀存儲器的最大優(yōu)點(diǎn)是具有不易失性 ， 即使供電電源切斷 ，ROM中存儲的信息也不會丟失 。 –存儲器與 CPU之間的連接 ? 位擴(kuò)展法 ? 字?jǐn)U展法 ? 字位同時擴(kuò)展法 –DRAM的刷新 ? 集中式 ? 分散式 ? 異步式 第三章：存儲系統(tǒng) –高性能主存儲器 ? EDRAM ? 只讀存儲器和閃速存儲器 – 只讀存儲器 :只讀存儲器簡稱 ROM， 它只能讀出 ， 不能寫入 ， 故稱為只讀存儲器 。 –根據(jù)存儲信息的原理不同 ， 又分為靜態(tài) MOS存儲器 (SRAM)和動態(tài) MOS存儲器 (DRAM)。 帶寬是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾夹g(shù)指標(biāo) 。 通常 ， 存儲周期略大于存取時間 ， 其時間單位為 ns。 具體講 ， 從一次讀操作命令發(fā)出到該操作完成 ， 將數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)緩沖寄存器為止所經(jīng)歷的時間 ， 即為存儲器存取時間 。 其中 1KB=210B， 1MB=220B，1GB=230B， 1TB=240B。 存儲容量越大 ， 能存儲的信息就越多 。 – 主存儲器的技術(shù)指標(biāo) ? 主存儲器的性能指標(biāo)主要是存儲容量 、 存取時間 、 存儲周期和存儲器帶寬 。 ? CPU能直接訪問的存儲器稱為內(nèi)存儲器 ， 它包括高速緩沖存儲器和主存儲器 。 第三章：存儲系統(tǒng) – 存儲器的分級結(jié)構(gòu) ? 對存儲器的要求是容量大 、 速度快 、 成本低 ， 但是在一個存儲器中要求同時兼顧這三方面是困難的 。 ? 按信息的可保存性分 :非永久記憶的存儲器 ,永久性記憶的存儲器 。 ? 按存取方式分 :隨機(jī)存儲器 ,存儲器稱為順序存儲器 。 – 根據(jù)存儲元件的性能及使用方法不同 ， 存儲器有各種不同的分類方法 ? 按存儲介質(zhì)分 :用半導(dǎo)體器件組成的存儲器稱為半導(dǎo)體存儲器 。 這個二進(jìn)制代碼位是存儲器中最小的存儲單位 ， 稱為一個存儲位或存儲元 。 – 構(gòu)成存儲器的存儲介質(zhì) ， 目前主要采用半導(dǎo)體器件和磁性材料 。 早期微型機(jī)中浮點(diǎn)運(yùn)算器放在 CPU芯片外 ， 隨著高密度集成電路技術(shù)的發(fā)展 ，現(xiàn)已移至 CPU內(nèi)部 。運(yùn)算方法和運(yùn)算器是本章的重點(diǎn) 。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 總結(jié) – 為運(yùn)算器構(gòu)造的簡單性 ， 運(yùn)算方法中算術(shù)運(yùn)算通常采用補(bǔ)碼加 、減法 ， 原碼乘除法或補(bǔ)碼乘除法 。 直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入漢字 ， 進(jìn)行處理 ， 并顯示打印漢字 ， 是一項(xiàng)重大成就 。 – 字符信息屬于符號數(shù)據(jù) ， 是處理非數(shù)值領(lǐng)域的問題 。 – 數(shù)的真值變成機(jī)器碼時有四種表示方法：原碼表示法 ， 反碼表示法 ， 補(bǔ)碼表示法 ， 移碼表示法 。 其中階碼 E的值等于指數(shù)的真值 e加上一個固定偏移值 。 按小數(shù)點(diǎn)位置不同 ，定點(diǎn)數(shù)有純小數(shù)和純整數(shù)兩種表示方法 。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ④ 尾數(shù)為負(fù)數(shù) ， 且是雙倍字長的乘積 ， 按舍入規(guī)則 ， 尾數(shù)低位部分的前 4位為 1001， 應(yīng)作 “ 入 ” ， 故尾數(shù)為 。 解：移碼采用雙符號位 ， 尾數(shù)補(bǔ)碼采用單符號位 ， 則有 [Mx]補(bǔ) =， [My]補(bǔ) = [Ey]移 =01 011， [Ey]補(bǔ) =00 011， [Ex]移 =00 011 [x]浮 =00 011， ， [y]浮 =11 011， ① [Ex+Ey］ 移 =[Ex]移 +[Ey]補(bǔ) =00 011+00 011=00 110， 值為移碼形式 2。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 【 例 】 設(shè)有浮點(diǎn)數(shù) x=25 ， y=23 ()， 階碼用 4位移碼表示 ， 尾數(shù) (含符號位 )用 8位補(bǔ)碼表示 ， 求 [x y]浮 。 當(dāng)尾數(shù)是用補(bǔ)碼表示時 ， 所用的舍入規(guī)則 ， 應(yīng)該與用原碼表示時產(chǎn)生相同的處理效果 。 另一種是 0舍 1入法 ， 即當(dāng)丟失的最高位的值為 1時 ， 把這個 1加到最低數(shù)值位上進(jìn)行修正 ， 否則舍去丟失的各位的值 。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 當(dāng)尾數(shù)用原碼表示時 ， 舍入規(guī)則比較簡單 。這種辦法被稱為截?cái)嗵幚?， 其好處是處理簡單 ， 缺點(diǎn)是影響結(jié)果的精度 。 – 浮點(diǎn)加減法對結(jié)果的規(guī)格化及舍入處理也適用于浮點(diǎn)乘除法 。 解： [x]移 =01 011, [y]補(bǔ) =00 110, [y]補(bǔ) =11 010 [x+y]移 =[x]移 +[y]補(bǔ) =10 001， 結(jié)果上溢 。 當(dāng)最高符號位為 0時 ， 表明沒有溢出；低位符號位為 1， 表明結(jié)果為正；為 0時 ，表明結(jié)果為負(fù) 。 此時 ， 使用雙符號位的階碼加法器 ， 并規(guī)定移碼的第二個符號位 ， 即最高符號位恒用 0參加加減運(yùn)算 ， 則溢出條件是結(jié)果的最高符號位為 1。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 – 移碼的運(yùn)算規(guī)則和判定溢出方法 移碼的定義為 [x]移 =2n+x 2nx≥ 2n [x+y]移 =[x]移 +[y]補(bǔ) （ mod 2n+1) [xy]移 =[x]移 +[y]補(bǔ) 上兩式表明執(zhí)行階碼加減時 ， 對加數(shù)或減數(shù) y來說應(yīng)送移碼符號位正常值的反碼 。 – 對階碼的運(yùn)算有 + 兩階碼求和 、 兩階碼求差四種 ， 運(yùn)算時還必須檢查結(jié)果是否溢出 。 當(dāng)然也有規(guī)格化和舍入等步驟 。(Mx247。My 則浮點(diǎn)除法的運(yùn)算規(guī)則是 x247。 設(shè)有兩個浮點(diǎn)數(shù) x和 y： x＝ 2ExMy) 可見 ， 乘積的尾數(shù)是相乘兩數(shù)的尾數(shù)之積 ， 乘積的階碼是相乘兩數(shù)的階碼之和 。My 則浮點(diǎn)乘法運(yùn)算的規(guī)則是 x y=2(Ex+Ey) (4) 采用 0舍 1入法處理 ， 則有 1. 0 0 0 1 0 1 0 1 + 1 1. 0 0 0 1 0 1 1 0 (5) 階碼符號位為 00， 不溢出 ， 故得最終結(jié)果為 x+y=2022 () 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 浮點(diǎn)乘除法運(yùn)算 – 浮點(diǎn)乘法 、 設(shè)有兩個浮點(diǎn)數(shù) x和 y： x＝ 2Ex 解：為便于直觀理解 ， 假設(shè)兩數(shù)均以補(bǔ)碼表示 ， 階碼采用雙符號位 ，尾數(shù)采用單符號位 ， 則它們的浮點(diǎn)表示分別為 [x]浮 =00 010, [y]浮 =00 100， (1)求階差并對階 Δ E=ExEy=［ Ex］ 補(bǔ) +［ Ey］ 補(bǔ) =00 010+11 100=11 110 即 Δ E為 2， x的階碼小 ， 應(yīng)使 Mx右移 2位 ， Ex加 2， [x]浮 =00 100, (11) 其中 (11)表示 Mx右移 2位后移出的最低兩位數(shù) 。 尾數(shù)下溢：將尾數(shù)右移時 ， 尾數(shù)的最低有效位從尾數(shù)域右端流出 ，要進(jìn)行舍入處理 。 階碼下溢：超過了階碼可能表示的最小值的負(fù)指數(shù)值 ， 一般將其認(rèn)為是 0。 另外對尾數(shù)的溢出也需要處理 。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 – 溢出處理 浮點(diǎn)數(shù)的溢出是以其階碼溢出表現(xiàn)出來的 。 朝－ ∞舍入：處理方法正好與朝＋ ∞舍入情況相反 。 這種方法容易導(dǎo)致誤差累積 。 朝 0舍入：即朝數(shù)軸原點(diǎn)方向舍入 ， 就是簡單的截尾 。 若多余的 5位是 01111， 則簡單的截尾即可 。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 – 規(guī)格化數(shù)尾數(shù)的形式 [z]補(bǔ) =...X [z]補(bǔ) =...X [z]補(bǔ) =...0 以下形式需向右規(guī)格化 ,即尾數(shù)右移 ,階碼增加 [z]補(bǔ) =..X [z]補(bǔ) =...X 以下形式需向左規(guī)格化 ,即尾數(shù)左移 ,階碼減小 對于正數(shù) ,小數(shù)點(diǎn)后有前導(dǎo) 0 對于負(fù)數(shù) (補(bǔ)碼 ),小數(shù)點(diǎn)后有前導(dǎo) 1， 但 ..0除外 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 – 舍入處理方法 在 IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中 ， 就近舍入：實(shí)質(zhì)就是通常所說的 “ 四舍五入 ” 。 y＝ (Mx2Ex－ Ey177。My 其中 Ex和 Ey分別為數(shù) x和 y的階碼 ， Mx和 My為數(shù) x和 y的尾數(shù) 。 y 解： [y]補(bǔ) = 被除數(shù) x 0 . 1 0 1 0 0 1 減 y 1 . 0 0 1 余數(shù)為負(fù) 1 . 1 1 0 0 0 1 0 q0=0 移位 1 . 1 0 0 0 1 加 y 0 . 1 1 1 余數(shù)為正 0 . 0 1 1 0 1 0 q1=1 移位 0 . 1 1 0 1 減 y 1 . 0 0 1 余數(shù)為負(fù) 1 . 1 1 1 1 0 q2=0 移位 1 . 1 1 1 加 y 0 . 1 1 1 余數(shù)為正 0 . 1 1 0 0 q3=1 故得 商 q== 余數(shù) r=()= 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 定點(diǎn)運(yùn)算器的構(gòu)成 – 運(yùn)算器是數(shù)據(jù)的加工處理部件 ， 是 CPU的主要組成部分 – 基本構(gòu)成：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 、 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 、 通用寄存器 、多路轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)總線等邏輯構(gòu)件 – 邏輯運(yùn)算：邏輯非 、 邏輯加 、 邏輯乘 、 邏輯異 – 多功能算術(shù) /邏輯運(yùn)算單元 ? 74181ALU（ 4位 ALU） ， 74182CLA（ 4位先行進(jìn)位部件 ） ? 定點(diǎn)運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu) – 單總線結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器 – 雙總線結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器 – 三總線結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 浮點(diǎn)運(yùn)算器的構(gòu)成 – 浮點(diǎn)加減法運(yùn)算 設(shè)有兩個浮點(diǎn)數(shù) x和 y， 它們分別為 x＝ 2Ex(xn1… x1x0/yfxn1…x1x0 除數(shù) y,其原碼為 [y]原 =yf 解：設(shè)最高位為符號位 ， 輸入數(shù)據(jù)為 [x]補(bǔ) =01111， [y]原 =11101,[y]補(bǔ)=10011 乘積符號位運(yùn)算： x0?y0=0?1=1 算前求補(bǔ)器輸出 |x|=1111,|y|=1101 1111 1101 1111 0000 1111 + 1111 11000011 算后求補(bǔ)器輸出為 00111101,加上乘積符號位 1,最后得補(bǔ)碼乘積值為100111101 利用補(bǔ)碼與其值的換算公式 ， 補(bǔ)碼二進(jìn)制數(shù)的真值是 x y = 1 28+1 25+1 24+1 23+1 22+1 20=195 十進(jìn)制數(shù)乘法驗(yàn)證： x y=15+(13)=195 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 補(bǔ)碼并行乘法 ? 定點(diǎn)除法運(yùn)算 – 原碼除法原理 ? 兩個原碼表示的數(shù)相除時 ， 商的符號由兩數(shù)的符號按位相加求得 ， 商的數(shù)值部分由兩數(shù)的數(shù)值部分相除求得 。 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 設(shè) x= +15, y= 13,用帶求補(bǔ)器的原碼陣列乘法器求乘積 x y = ? 并用十進(jìn)制數(shù)乘法進(jìn)行驗(yàn)證 。而間接的補(bǔ)碼陣列乘法所需要增加的硬件較多。 – 帶求補(bǔ)級的陣列乘法器既適用于原碼乘法，也適用于間接的補(bǔ)碼乘法。(… X1X0)(0. Yn1… Y1Y0) ? 不帶符號的陣列乘法器 第二章：運(yùn)算方法和運(yùn)算器 ? 帶符號的陣列乘法器 – 符號求補(bǔ)的陣列乘法器，兩個算前求補(bǔ)器，一個算后求補(bǔ)器 – 算前求補(bǔ)器的作用：將兩個操作數(shù) A和 B在被不帶符號的乘法陣列 (核心部件 )相乘以前，先變成正整數(shù)。Xn1…X1X0 乘數(shù) [Y]原 =Yf ? 定點(diǎn)乘法運(yùn)算 – 原碼并行乘法 ? 在定點(diǎn)計(jì)算機(jī)中 ， 兩個原碼表示的數(shù)相乘的運(yùn)算規(guī)則是：乘積的符號位由兩數(shù)的符號位按異或運(yùn)算得到 ， 而乘積的數(shù)值部分則是兩個正數(shù)相乘之積 。 解： [X]原 ＝ ， [X]補(bǔ) ＝ ， [－ X]補(bǔ) ＝ [Y]原 ＝ ， [Y]補(bǔ) ＝ ， [－ Y]補(bǔ) ＝ [X]補(bǔ) + [Y]補(bǔ) [X+Y]補(bǔ) [X]補(bǔ) + [－ Y]補(bǔ) [X－ Y]補(bǔ) 所以 X+Y=+, 無溢出， X－ Y運(yùn)算結(jié)果溢出。 “ 運(yùn)算溢出 ” 只對帶符號數(shù)的運(yùn)算有效。 ? 常用的錯誤檢測碼有兩類：檢