计算机五大基本部件:运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备(运算器+控制器=CPU,CPU+主存=主机)
运算器的核心是加法器,运算器中还有若干个通用寄存器或累加寄存器
控制器中也有一些专用寄存器
总线结构(小,微型机的典型结构)——单总线结构:各大部件连接到单一的一组总线上。按传输信息可分为:地址总线(单向,CPU向主存,CPU向外设传输地址信息),数据总线(双向),控制总线(双向,CPU的控制信号,主存(或外设)的反馈信号)
主机,通道,设备控制器,外部设备(大,中型计算机的典型结构),通道是承担I/O操作管理的主要部件,每个通道可接多个设备控制器,每个设备控制器可接多个外部设备。
冯诺伊曼存储器设计思想:指令与数据混合存储于同一存储器中,共享数据总线。(指令与数据宽度相同,不能同时取指令与取操作数)
哈佛存储器设计思想:指令与数据分开存储。
现代:高速缓冲存储器采用哈佛结构,分为指令Cache与数据Cache;主存储器采用冯诺依曼结构。
系列机的的软件兼容:保证向后,力争向前
机器字长:参与运算的数的基本位数(由加法器,寄存器决定【也就是与CPU有关】)
指令字长:一个指令字中包含的二进制代码位数
存储字长:一个存储单元存储的二进制代码位数
表示容量大小时:K:2的10次方;M:2的20次方;G:2的30次方;T:2的40次方;
主频(时钟频率),CPU时钟周期;CPI,ICP;
编译程序:将高级语言翻译微计算机所能识别的机器语言的程序。
汇编程序:将指令由助记符形式翻译成二进制形式的程序。
高级语言程序——>(编译)——>汇编语言程序——>(汇编)——>二进制机器语言程序
每个像素24位
内存:DRAM;缓存(cache):SRAM——均为易失存储器
闪存,磁盘——均为非易失存储器
响应时间:也叫执行时间,是计算机完成某任务所需的总时间,包括硬盘访问,内存访问,I/O活动,操作系统开销,CPU执行时间
一般来说,降低响应时间几乎都可以增加吞吐率
程序性能:算法——指令数,可能CPI;编程语言——指令数,CPI;编译程序——指令数,CPI;指令集体系结构——指令数,CPI,时钟周期。
冯诺依曼机的基本工作方式是:控制流驱动方式;该工作方式的基本特点是:按地址访问并顺序执行指令。
软件与硬件在逻辑功能上是等效的而不是等价的。
寄存器由触发器构成。
从用户观点,吞吐率是评价计算机性能的综合参数
32位微机是指CPU能同时处理32位的二进制数
本文深入解析了计算机五大基本部件的功能与结构,介绍了运算器、控制器、存储器、输入及输出设备的工作原理。阐述了总线结构、指令与数据存储方式的冯诺伊曼和哈佛设计理念,探讨了机器字长、指令字长、存储字长的概念,以及编译程序与汇编程序的作用。
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