【正文】 01100000 [x]反 = 0, 0110。 解： 設(shè) x = –58 二進(jìn)制形式 定點(diǎn)表示 浮點(diǎn)規(guī)格化形式 [x]原 = 1, 0000111010 [x]補(bǔ) = 1, 1111000110 [x]反 = 1, 1111000101 [x]原 = 0, 0110。 0. 1001100000 [x]反 = 1, 1101。 19 128 解： 設(shè) x = + 19 128 二進(jìn)制形式 定點(diǎn)表示 浮點(diǎn)規(guī)格化形式 [x]原 = 1, 0010。 3 萬(wàn)之間的十進(jìn)制數(shù) ∴ 215 = 32768 214 = 16384 ∵ 215 0. 15位 … 3. 浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化形式 r = 2 尾數(shù)最高位為 1 r = 4 尾數(shù)最高 2 位不全為 0 r = 8 尾數(shù)最高 3 位不全為 0 4. 浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化 r = 2 左規(guī) 尾數(shù)左移 1 位，階碼減 1 右規(guī) 尾數(shù)右移 1 位，階碼加 1 r = 4 左規(guī) 尾數(shù)左移 2 位，階碼減 1 右規(guī) 尾數(shù)右移 2 位，階碼加 1 r = 8 左規(guī) 尾數(shù)左移 3 位，階碼減 1 右規(guī) 尾數(shù)右移 3 位，階碼加 1 基數(shù) r 越大，可表示的浮點(diǎn)數(shù)的范圍越大 基數(shù)不同，浮點(diǎn)數(shù)的 規(guī)格化形式不同 基數(shù) r 越大，浮點(diǎn)數(shù)的精度降低 例如： 最大正數(shù) = 215 ( 1–2–10 ) 2+1111 10 個(gè) 1 最小正數(shù) 最大負(fù)數(shù) 最小負(fù)數(shù) = 2–15 2–1 = –215 ( 1–2– 10 ) = 2–16 = –2–15 2–1 = –2–16 21111 9 個(gè) 0 21111 (– ) 9 個(gè) 0 2+1111 (– ) 10 個(gè) 1 設(shè) m = 4， n = 10， r = 2 尾數(shù) 規(guī)格化 后的浮點(diǎn)數(shù)表示范圍 三、 舉例 例 將 + 寫成二進(jìn)制定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)及在定點(diǎn)機(jī)和浮點(diǎn)機(jī)中的機(jī)器數(shù)形式。 ? 當(dāng) x = 0 時(shí) [+0]移 = 25 + 0 ? 當(dāng) n = 5 時(shí) 可見(jiàn)， 最小真值的移碼為全 0 (4) 移碼的特點(diǎn) 用移碼表示浮點(diǎn)數(shù)的階碼 能方便地判斷浮點(diǎn)數(shù)的階碼大小 = 1,00000 = 1,00000 = 000000 [ 0]移 = 25 0 ∴ [+0]移 = [ 0]移 [ 100000]移 = 25 100000 最小的真值為 25 = 100000 數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示 小數(shù)點(diǎn)按約定方式標(biāo)出 一、定點(diǎn)表示 Sf S1S2 Sn … 數(shù)符 數(shù)值部分 小數(shù)點(diǎn)位置 Sf S1S2 Sn … 數(shù)符 數(shù)值部分 小數(shù)點(diǎn)位置 或 定點(diǎn)機(jī) 小數(shù)定點(diǎn)機(jī) 整數(shù)定點(diǎn)機(jī) 原碼 補(bǔ)碼 反碼 –(1 – 2n) ~ +(1 – 2n) –(2n – 1) ~ +( 2n – 1) – 1 ~ +(1 – 2n) – 2n ~ +( 2n – 1) –(1 – 2n) ~ +(1 – 2n) –(2n – 1) ~ +( 2n – 1) 二、浮點(diǎn)表示 N = S rj 浮點(diǎn)數(shù)的一般形式 S 尾數(shù) j 階碼 r 基數(shù)（基值） 計(jì)算機(jī)中 r 取 16 等 當(dāng) r = 2 N = = 210 = 21 = 210 = 2100 計(jì)算機(jī)中 S 小數(shù)、可正可負(fù) j 整數(shù)、可正可負(fù) ? ? 規(guī)格化數(shù) 二進(jìn)制 表示 1. 浮點(diǎn)數(shù)的表示形式 Sf 代表浮點(diǎn)數(shù)的符號(hào) n 其位數(shù)反映浮點(diǎn)數(shù)的精度 m 其位數(shù)反映浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍 jf 和 m 共同表示小數(shù)點(diǎn)的實(shí)際位置 jf j1 j2 jm Sf S1 S2 Sn … … j 階碼 S 尾數(shù) 階符 數(shù)符 階碼的 數(shù)值部分 尾數(shù)的數(shù)值部分 小數(shù)點(diǎn)位置 2. 浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍 –2( 2m–1) ( 1 – 2–n) –2–( 2m–1) 2–n 2( 2m–1) ( 1 – 2–n) 2–( 2m–1) 2–n 最小負(fù)數(shù) 最大負(fù)數(shù) 最大正數(shù) 最小正數(shù) 負(fù)數(shù)區(qū) 正數(shù)區(qū) 下溢 0 上溢 上溢 –215 ( 1 – 210) –215 210 215 ( 1 – 210) 設(shè) m = 4 n =10 上溢 階碼 最大階碼 下溢 階碼 最小階碼 按 機(jī)器零 處理 215 210 練習(xí) 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為 24 位，欲表示177。 1 Q Q D INTR B Q Q MASK 設(shè)備編碼器 排隊(duì)器 中斷查詢 來(lái)自高一級(jí) 的排隊(duì)器 至低一級(jí) 的排隊(duì)器 向量地址 中斷響應(yīng) INTA 中斷請(qǐng)求 命令譯碼 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 2. I/O 中斷處理過(guò)程 ① 1 0 ④⑤⑦⑧設(shè)備選擇電路01以輸入為例 ② ③⑥五、中斷服務(wù)程序流程 1. 中斷服務(wù)程序的流程 (1) 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) (2) 中斷服務(wù) (3) 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) (4) 中斷返回 對(duì)不同的 I/O 設(shè)備具有不同內(nèi)容的設(shè)備服務(wù) 中斷返回指令 2. 單重中斷和多重中斷 不允許中斷 現(xiàn)行的 中斷服務(wù)程序 單重 中斷 多重 中斷 允許級(jí)別更高 的中斷源 中斷 現(xiàn)行的 中斷服務(wù)程序 中斷隱指令完成 進(jìn)棧指令 出棧指令 程序斷點(diǎn)的保護(hù) 寄存器內(nèi)容的保護(hù) 3. 單重中斷和多重中斷的服務(wù)程序流程 中斷否？ 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備服務(wù) 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 開(kāi)中斷 中斷返回 取指令 執(zhí)行指令 中斷服務(wù)程序 中斷響應(yīng) 程序斷點(diǎn)進(jìn)棧 關(guān)中斷 向量地址 PC 中斷周期 是 中斷返回 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備服務(wù) 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 開(kāi)中斷 開(kāi)中斷中斷隱指令 中斷隱指令 否 取指令 執(zhí)行指令 中斷否？ 否 中斷響應(yīng) 程序斷點(diǎn)進(jìn)棧 關(guān)中斷 向量地址 PC 中斷周期 是 中斷服務(wù)程序 單重 多重 程序中斷接口芯片 8259A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 內(nèi)部總線 緩沖器 讀 / 寫 邏 輯 級(jí)聯(lián)緩沖 器 /比較器 優(yōu)先權(quán) 比較器 ( PR ) 中斷 服務(wù) 寄存 器 (ISR) 中斷 請(qǐng)求 寄存 器 (IRR) 中斷屏蔽寄存器 （ IMR） 控制邏輯 INT INTA D7~D0 A0 RD WR CS CAS0 CAS1 CAS2 SP/EN IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 內(nèi)部總線 主程序和服務(wù)程序搶占 CPU 示意圖 準(zhǔn)備工作 準(zhǔn)備工作 準(zhǔn)備工作 傳送數(shù)據(jù) 傳送數(shù)據(jù) 發(fā)中斷請(qǐng)求 發(fā)中斷請(qǐng)求 I/O 宏觀 上 CPU 和 I/O 并行 工作 微觀 上 CPU 中斷現(xiàn)行程序 為 I/O 服務(wù) 主程序 繼續(xù)執(zhí)行主程序 啟動(dòng)外設(shè) 服務(wù)程序 （傳送數(shù)據(jù)） 服務(wù)程序 （傳送數(shù)據(jù)） 繼續(xù)執(zhí)行主程序 CPU DMA 方式 一、 DMA 方式的特點(diǎn) 1. DMA 和程序中斷兩種方式的數(shù)據(jù)通路 CPU 主 存 ACC 中斷接口 DMA 接口 I/O 設(shè) 備 中斷方式數(shù)據(jù)傳送通路 輸入指令 輸出指令 DMA方式數(shù)據(jù)傳送通路 2. DMA 與主存交換數(shù)據(jù)的三種方式 (1) 停止 CPU 訪問(wèn)主存 控制簡(jiǎn)單 CPU 處于不工作狀態(tài)或保持狀態(tài) 未充分發(fā)揮 CPU 對(duì)主存的利用率 主存工作時(shí)間 CPU不執(zhí)行程序 DMA不工作 DMA不工作 DMA工作 CPU控制 并使用主存 DMA控制 并使用主存 t (2) 周期挪用（或周期竊取） DMA 訪問(wèn)主存有三種可能 ? CPU 此時(shí)不訪存 ? CPU 正在訪存 ? CPU 與 DMA 同時(shí)請(qǐng)求訪存 此時(shí) CPU 將總線控制權(quán)讓給 DMA 主存工作時(shí)間 CPU控制 并使用主存 DMA控制 并使用主存 t (3) DMA 與 CPU 交替訪問(wèn) 主存工作時(shí)間 DMA控制 并使用主存 CPU控制 并使用主存 t CPU 工作周期 C1 專供 DMA 訪存 C2 專供 CPU 訪存 所有指令執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間 不需要 申請(qǐng)建立和歸還 總線的使用權(quán) 二、 DMA 接口的功能和組成 1. DMA 接口功能 (1) 向 CPU 申請(qǐng) DMA 傳送 (2) 處理總線 控制權(quán)的轉(zhuǎn)交 (3) 管理 系統(tǒng)總線、 控制 數(shù)據(jù)傳送 (4) 確定 數(shù)據(jù)傳送的 首地址和長(zhǎng)度 (5) DMA 傳送結(jié)束時(shí)， 給出操作完成信號(hào) 修正 傳送過(guò)程中的數(shù)據(jù) 地址 和 長(zhǎng)度 DMA接口 主 存 CPU 2. DMA 接口組成 DMA 控 制 邏 輯 中 斷 機(jī) 構(gòu) 設(shè)備 HLDA AR WC DAR HRQ 中斷請(qǐng)求 數(shù)據(jù)線 地址線 +1 +1 溢出信號(hào) DREQ DACK BR 三、 DMA 的工作過(guò)程 1. DMA 傳送過(guò)程 預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳送、后處理 (1) 預(yù)處理 通過(guò)幾條輸入輸出指令預(yù)置如下信息 ? 通知 DMA 控制邏輯傳送方向（入 /出） ? 設(shè)備地址 DMA 的 DAR ? 主存地址 DMA 的 AR ? 傳送字?jǐn)?shù) DMA 的 WC 預(yù)處理 ： 主存起始地址 設(shè)備地址 傳送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) 啟動(dòng)設(shè)備 DMA DMA DMA 數(shù)據(jù)傳送 ： 繼續(xù)執(zhí)行主程序 同時(shí)完成一批數(shù)據(jù)傳送 后處理 ： 中斷服務(wù)程序 做 DMA 結(jié)束處理 繼續(xù)執(zhí)行主程序 CPU (2) DMA 傳送過(guò)程示意 允許傳送？ 主存地址送總線 數(shù)據(jù)送 I/O設(shè)備（或主存 ） 修改 主存地址 修改 字計(jì)數(shù)器 數(shù)據(jù)塊 傳送結(jié)束？ 向 CPU申請(qǐng) 程序中斷 DMA請(qǐng)求 否 否 是 是 數(shù)據(jù)傳送 BR 設(shè)備 DMA 控 制 邏 輯 中 斷 機(jī) 構(gòu) AR WC DAR DMA接口 主 存 CPU +1 +1 (3) 數(shù)據(jù)傳送過(guò)程（輸入） DREQ ② HRQ ③ HLDA ④ 地址線 ⑤ DACK ⑥ ① 數(shù)據(jù)線 ⑦ 溢出信號(hào) 中斷請(qǐng)求 BR 設(shè)備 DMA 控 制 邏 輯 中 斷 機(jī) 構(gòu) AR WC DAR DMA接口 主 存 CPU +1 +1 DREQ ② HRQ ③ HLDA ④ 地址線 ⑤ DACK ⑥ ① 數(shù)據(jù)線 ⑦ 溢出信號(hào) 中斷請(qǐng)求 (4) 數(shù)據(jù)傳送過(guò)程（輸出） (5) 后處理 校驗(yàn)送入主存的數(shù)是否正確 是否