计算机组成原理教案34页(2)

主存与 Cache 的地址映射有全相联、 直接、 组想联三种形式; cache 工作原理要求它尽量保存最新数据， 必然应形成更换,常用的替换算法有 3 种： 最不经常使用(LFU)算法、 近期最少使用(LRU)算法、 随机替换；cache 的写操作策略有 3 种， 写回法、 全写法、 写一次法； 奔腾 PC 机的 cache： 奔腾 PC 机搭载两级 cache结构。 安装在主板上的 2 级 cache(L2)采用 2 路组相联映射形式， 集成在 CPU 内的 1 级 cache(L1)也引入2 路组相联映射方式， L1 又是 L2 的子集， 从而让 L1 未命中处理时间大大缩短。 CPU 中的 L1 分设成各8KB 的指令 cache 和数据 cache,有利于 CPU 高速执行程序， 数据 cache 采用 2 路组相联结构， 采用 LRU替换算法， L2 级 cache 采用的是写回法， L1 级数据 cache 采用的是写一次法。 教学目的规定： 掌握 cach 存储器的构成原理， 能够预测 cache 命中情况， 通过对命中情况的预测， 对 cache 存储器的工作原理有深入的理解,熟练掌握 cache 的放置策略、 替换策略和改写策略； 了解奔腾 PC 机搭载的两级 cache 结构。

教学方法和课堂方法： 教学方法以讲授、 示教为主。 教学方法引入板书、 多媒体、 音像等教学工具。 讨论、 思考题、 作业： cache 存储器的基本工作原理和工作过程是如何的？ 参考资料： 白中英、 杨春武等， 计算机组成原理题解、 题库与实验（第三版）， 科学出版社， 2001 俸远祯， 计算机组成原理（修订版）， 电子工业出版社， 1991 王爱英， 计算机构成与构架， 清华大学出版社， 1995 注： 教师课件附后第 10 次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： §3.6 虚拟存储器 虚拟存储器指的是磁盘-外存层次， 它帮客户提供了一个比实际主存空间大的多的虚拟地址空间。 它不是任何实体的物理存储器。 按照主存-外存层次的信息传递单位的不同， 虚拟存储器有页式、 段式、 段页式三类。 §3.7 存储器保护 多个客户共享主存时， 系统要提供储存保护。 通常采取的方式是传输区域保护和访问方法保护， 并用硬件来推动。 教学目的规定：了解 3 种虚拟存储器的推动办法跟各自的特征， 重点把握替换算法的推动和特征。

掌握 3 种储存区域的保护方式： 在虚拟存储系统中， 通常采取页表段表保护、 键式保护和环保护方式。 了 解访问方法的保护： 对主存信息的使用可以有三种形式: 读(R) 、 写(W) 和执行(E), 相应的访问方法保护就有 R， W， E 三种形式产生的逻辑组合. 这些访问方法保护一般成为程序状态寄存器的保护位， 并且跟区域保护结合上去实现。 教学方法和课堂方法： 教学方法以讲授、 示教为主。 教学方法引入板书、 多媒体、 音像等教学工具。 讨论、 思考题、 作业： 虚拟存储器的基本工作原理和功用是如何的？ 参考资料： 白中英、 杨春武等， 计算机组成原理题解、 题库与实验（第三版）， 科学出版社， 2001 俸远祯， 计算机组成原理（修订版）， 电子工业出版社， 1991 王爱英， 计算机构成与构架， 清华大学出版社， 1995 注： 教师课件附后第 11 次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 4． 1 指令系统的演进与功耗要求 计算机的程序是由一系列机器指令组成的。

从计算机构成的层次结构来说， 计算机的指令有微指令、 机器指令和宏指令之分： 本章所讨论的指令， 是机器指令。 一台计算机中所有机器指令的集合， 称为这台计算机的指令系统。 指令系统是表征一台计算机性能的重要原因， 它的格式与功能除了直接制约到机器的软件结构， 而且也直接影响到系统软件， 影响到机器的适用范围。 从计算机指令系统的视角看当前的计算机指令系统构架分为两大类：· 复杂指令集计算机（CISC）· 精简指令集计算机（RISC） 一个完善的指令系统要满足如下四方面的规定：（1） 完备性 （2） 有效性 （3） 规整性 （4） 兼容性：4． 2 指令格式 指令格式，即指令字用二进制代码表示的结构方式。 一条指令的结构可用如下形式来表示：教学目的规定：通过本次课的学习计算机原理教案下载， 使同学们掌握有关指令的基本概念： 指令、 指令系统、 系列计算机、 指令系统构架、指令格式。 同时掌握指令系统的性能要求， 低级语言与硬件构架的关系， 从地址码看指令的构架方式。 教学方法和课堂方法：同上 讨论、 思考题、 作业： 什么叫指令？ 什么叫指令系统？ 指令系统构架分为几类？ 一台完善的计算机指令系统有那 4 方面的要求？ 参考资料：同上 注： 教师课件附后第 12 次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 4． 3 指令跟数据的寻址模式 寻址方法--当运用地址选定方式时， 形成操作数的地址或指令地址的方法， 称为寻址模式。

寻址模式分为两类， 即指令译码方法和数据寻址方式。 指令寻址的基本形式有两种， 一种是顺序寻址模式， 另一种是跳跃寻址模式。 所谓操作数的轮询模式， 就是形成操作数的有效地址的方式。 隐含寻址、 立即寻址、 直接寻址、 间接寻址、 寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式、 相对寻址、 基址寻址方式、 变址寻址方式、 块寻址方式、 段寻址方法 4． 4 堆栈寻址模式 堆栈和其它方式的存储器之间的差距就在于， 它们对数据的转储方法或寻址方式有所不同。 堆栈是一种特殊的数据寻址方式， 它对数据的存取方式运用"先进后出"原理。 按结构不同可分为：· 寄存器堆栈（串联堆栈）· 存储器堆栈 教学目的规定：通过该次课的学习， 让学员把握指令的两种寻址模式跟 10 种指令的寻址模式， 以及没一种寻址模式的特征， 还要把握两种堆栈的构架及其两者的不同特点。 教学方法和课堂方法：同上 讨论、 思考题、 作业： 指令有什么寻址模式？ 数据既有什么寻址模式？ 各有哪些特征？ 为什么说堆栈是一种特殊的数据寻址方式？ 参考资料：同上 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学目的要求： 教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师课件附后第次课 主要教学内容（注明： * 重点 # 难点 ）： 教学课型： 理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 教学目的规定：教学方法和课堂方法： 讨论、 思考题、 作业：参考资料： 注： 教师讲稿附后