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计算机硬件组成

目录

CPU&主存

主机

  • 运算器
  • 控制器
  • 主存

存储器

  • 主存
  • 辅存

I/O设备

  • 输入设备
  • 输出设备

![[计算机硬件组成-主机.png]] AC为ALC提供工作区 PSW作用:计算溢出,中断时需要把信息放到PSW

PC作用:存放下一条要执行的命令在内存的地址

地址寄存器:老版本在内存,现在在CPU中

IR存放即将执行的指令

指令系统

计算机硬件的语言系统,机器所具有的全部指令的集合,反应计算机所具有的基本功能 ![[计算机硬件组成-指令系统.png]]

  • 复杂指令系统:CISC complex Instruction Set Computer
  • 精简指令系统

复杂指令系统

特点:

  1. 指令数量众多
  2. 指定使用频率相差悬殊,20%最长使用,出现频率80%,大部分指令很少使用
  3. 支持多种寻址方式,种类5~20种
  4. 变长的指令,指令长度不是固定的
  5. 指令可以对主存单元中的数据直接进行处理。
  6. 以微程序控制为主。

精简指令系统

RISC: Reduced Instruciton Set Computer

RISC特点:

  1. 指令数量少
  2. 指令的寻址方式少
  3. 指定固定长度,指令格式种类少
  4. 以硬布线逻辑控制为主
  5. 单周期指令执行,采用流水线技术,简化了指令系统
  6. 优化的编译器。RISC的精简指令集使编译工作简单化
  7. CPU中的通用寄存器数据量多,一般32个以上,有的可达上千个

指令的流水

指令步骤的并行,提高处理器执行指令的效率。

  • 取值
  • 分析
  • 执行 发展历史
  1. 顺序执行
  2. 重叠执行 ![[计算机硬件组成-顺序执行.png]] ![[计算机硬件组成-重叠方式.png]] ![[计算机硬件组成-流水.png]]

![[计算机硬件组成-流水线周期.png]] ![[计算机硬件组成-流水吞吐率.png]]

存储器

速度从高到底 寄存器--Cache--主存---磁盘 ![[计算机硬件组成-存储器.png]] 主存:存放计算机运行期间所需要的程序和数据,CPU可直接随机的进行读写

总线:

  • 数据总线
  • 地址总线
  • 控制总线 架构师考试中,内存都是按照字节编址,如A4000H,H是代表十六进制

十六进制减法:AH-BH+1 CBFFFH-A4000H+1=CBFFFH+1-A4000H=CC000H-A4000H=28000H=8 * 16^3+2 * 16^4=2^3 * 2^12 + 2 * 2^16= 2^15 + 2^15 * 2^2 = 2^15 (1+2^2)=2^10 * 2^5 * 5 = 160K

磁盘阵列,可以称为廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disk, RAID),分为8个级别

  • RAID 0 级别:无冗余和无校验的数据分块
  • RAID 1 级别:磁盘镜像阵列
  • RAID 2 级别:采用纠错海明码的磁盘阵列,采用了海明码纠错技术
  • RAID 3 级别:采用位交叉奇偶校验码的磁盘阵列,校验码存在独立校验盘,读很快,写慢,适用于大型文件且I/O需求不频繁的应用
  • RAID 4 级别:采用块交叉奇偶校验码的磁盘阵列,校验码存在独立校验盘,读很快,写慢,适用于大型文件的读取
  • RAID 5 级别:无独立校验盘的奇偶校验码磁盘阵列,没有独立校验盘,当有N块阵列盘是,用户空间为N-1块容量盘
  • RAID 6 级别:具有独立的数据硬盘与两个独立的分布式校验方案,设置了专用的,可快速访问的异步校验盘
  • RAID 7 级别:具有最优化的异步高I/O速率和高数据传输率的磁盘阵列
  • RAID 10 高可靠性和高性能的组合, RAID0 和RAID1 的组合

校验码

循环冗余校验码:Cyclic Redundancy Check, CRC,广泛用于数据通信领域和磁介质存储系统中,利用生成多项式为k个数据位产生r个校验位来进行编码,其编码长度k+r

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