计算机组成与接口

本文详细介绍了计算机的组成,包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。此外,还探讨了北桥芯片和南桥芯片的功能,以及I/O接口和I/O设备的工作原理。总结了计算机系统连接的总线类型,如数据总线、地址总线和控制总线,并阐述了I/O接口中的数据寄存器、控制寄存器和状态寄存器的角色。

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一、计算机的组成

1.1计算机的组成

指的是系统结构的逻辑实现,包括机器内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。主要分为五个部分:控制器,运算器,存储器,输入设备,输出设备。其中控制器+运算器=cpu。(参考计算机组成)

详细说一下运算器和控制器:参考[1]P13
运算器是在控制器下对二进制数进行算数逻辑运算及信息传送的部件,由累加器A,暂存器TMP,算数逻辑运算单元ALU,标志寄存器F,及其他逻辑电路组成。
控制器由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和定时控制电路(timing and control)组成。程序根据程序计数器PC指定的地址,首先把指令的操作码从存储器取出来由数据总线DB输入到IR中寄存,然后由指令译码器ID进行译码产生相应操作的控制电位。每一种控制电位对应一种特定的操作(又称微操作),最后通过定时和控制电路,在外部时钟φ的作用下,将ID形成的各种控制电位,按时间的先后顺序和节拍发出执行每一条指令所需要的控制信号,指挥系统对适当的部件,于适当的时间,去完成适当的操作,有条不紊的完成指令规定的任务。

典型的存储器的结构如下图1-12所示:
这里写图片描述

1.2系统连接:

CPU是微计算机的核心,这个核心是靠各种总

计算机组成原理:硬件/软件接口 第五版英文原版答案 《计算机组成设计:硬件/软件接口(原书第5版)》是计算机组成设计的经典畅销教材,第5版经过全面更新,关注后PC时代发生在计算机体系结构领域的革命性变革——从单核处理器到多核微处理器,从串行到并行。本书特别关注移动计算和云计算,通过平板电脑、云体系结构以及ARM(移动计算设备)和x86(云计算)体系结构来探索和揭示这场技术变革。   前几版一样,本书采用MIPS处理器讲解计算机硬件技术、汇编语言、计算机算术、流水线、存储器层次结构以及I/O等基本功能。   《计算机组成设计:硬件/软件接口(原书第5版)》特点   更新例题、练习题和参考资料,重点关注移动计算和云计算这两个新领域。   涵盖从串行计算到并行计算的革命性变革,第6章专门介绍并行处理器,每章中都涉及并行硬件和软件的相关主题。   全书采用Intel Core i7、ARM Cortex-A8和NVIDIA Fermi GPU作为实例。   增加“运行更快”这一新实例,说明正确理解硬件技术的重要性,它能使软件性能提高200倍。   讨论并强调计算机体系结构的“8个伟大思想”——通过并行提高性能、通过流水线提高性能、通过预测 提高性能、面向摩尔定律的设计、存储器层次、使用抽象简化设计、加速大概率事件和通过冗余提高可靠性
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