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