计算机组成与体系结构

1.计算机硬件组成：

1.1.控制器：

• 程序计数器、指令寄存器IR、指令译码器ID、时序部件

• 控制器：分析和执行指令
• 程序计数器PC：存储下一条要执行指令的地址
• 指令寄存器IR：存储即将执行的指令
• 指令译码器：对指令中的操作码字段进行分析解释
• 时序部件：提供时序控制信号

1.2.运算器：

• 算术逻辑单元ALU、累加寄存器AC、数据缓冲寄存器DR、状态条件寄存器PSW

• 运算器：运算器也称为算术逻辑单元（ArithmeticandLogicUnit，ALU），主要功能是在控制器的控制下完成各种算术运算和逻辑运算
• 算术逻辑单元ALU：数据的算术运算和逻辑运算
• 累加寄存器AC：通用寄存器，为ALU提供一个工作区，用在暂存数据
• 数据缓冲寄存器DR：写内存时，暂存指令和数据
• 状态条件寄存器PSW：存状态标志与控制标志（也有将其归为控制器）

1.3.主存储器：

• 主存储器也成为内存储器（简称“内存”与“主存”），存储现场操作的信息中间结果，包括机器指令和数据

1.4.辅助存储器：

• 辅助存储器：辅助存储器也称为外存储器，简称“外存”或“辅存”，存储需要长期保存的各种信息

1.5.输入/输出设备：

• 输入设备：常见的鼠标，键盘（外设）
• 输出设备：常见的显示器、耳机（外设）

• Flynn分类法
• CISC与RISC
• 流水线技术
• 存储系统
• 校验码
• 并行处理

1.Flynn分类法：

2.CISC与RISC：

• CISC：复杂指令集（微程序）推出公司:（Intel、AMD）
  • 最少的机器语言指令来完成所需计算任务：5
  • 指令数量多
  • 使用频率差别大
  • 可变长格式
  • 寻址方式支持多种
  • 微程序控制技术（微码）实现
  • 研发周期长
• RISC：精简指令集（寄存器）推出公司:（ARM）
  • 指定各个操作步骤：1+1+1+1+1
  • 指令数量少
  • 使用频率接近
  • 定长格式
  • 大部分为单周期指令
  • 操作寄存器，只有Load/Store操作内存
  • 寻址方式支持方式少
  • 硬布线逻辑控制为主，适合采用流水线

3.层次化存储结构：

• CPU
  • 与Cache数据交互速度快，如直接从内存中读取数据，效率非常慢。
• Cache（缓存）
  • 将内存中的部分数据（局部性原理）读取到缓存中，再与CPU进行数据交互
• 内存（主存）
  • 将外存中的数据调入至内存中
• 外存（辅存）
  • 硬盘数据