第一章 計算機系統概述

2021-07-04 02:51:35 字數 1845 閱讀 9716

第一章 計算機系統概述

1、基本構成

處理器:控制計算機的操作,執行資料處理功能

儲存器:儲存資料和程式,此類儲存器通常是易失的

輸入/輸出部件:在計算機與外部環境之間移動資料,如硬碟

系統匯流排:為處理器、記憶體和輸入/輸出模組間提供通訊的設施

2、微處理器的演變過程

微處理器 —->多核微處理器 —–>片上系統

3、指令的執行

處理器執行的程式是由一組儲存在儲存器中的指令組成的;

處理器從儲存器中一次讀取一條指令,然後執行每條指令;

取到的指令被放置在處理器的乙個暫存器中->指令暫存器。

開始——>取下一條指令——>執行指令——>停止(如圖1.2)

4、中斷

所有計算機都提供了允許其他模組(io,儲存器)中斷處理器正常處理過程的機制。

當外部裝置做好服務的準備時(即當它準備好從處理器接受更多的資料時),該外部裝置的io模組給處理器傳送乙個中斷請求訊號。這是處理器會做響應,暫停當前程式的處理,專區處理服務於特定io裝置的程式,這個程式成為中斷處理程式。在對該裝置的服務響應完成後,處理器恢復原先的執行.

儲存被中斷程式的所有狀態資訊並在以後恢復這些資訊,這是十分重要的。因為中斷並不是程式呼叫的乙個例程,它可以再任何時候發生,因而可以再使用者程式執行過程中的任何一點上發生,他的發生是不可**的。

多個中斷時,第一種方法是當正在處理乙個中斷時,禁止再發生中斷;第二種方法是定義中斷優先順序,允許高優先順序的中斷打斷低優先順序的中斷

*中斷的定義:*cpu在執行乙個程式時,對系統發生的某個事件(程式自身或者外界因素)做出的一種反應:cpu暫停正在執行的程式去處理該事件,處理完該事件後,到適當時候返回斷點,繼續完成被打斷的程式。

中斷 = 中斷響應 + 中斷處理

5、儲存器的層次結構

設計目標:多大的容量?多快的速度?多貴的**

儲存器的層次結構:暫存器-》快取記憶體-》記憶體-》磁碟-》磁帶

快取記憶體:處理器執行指令的速度顯然受到儲存週期(從儲存器中讀乙個字或寫乙個字到儲存器中花費的時間)的限制,解決方法是利用區域性性原理,即在處理器和記憶體之間提供乙個容量小而速度快的儲存器,成為快取記憶體

6、針對io操作的三種方式:

可程式設計io-》處理器給相應io模組傳送命令,io模組執行請求的動作,它並不進一步通知處理器,尤其是他並不中斷處理器。因此處理器在執行io指令後,還要定期檢查io模組的狀態,以確定io操作是否完成;

中斷驅動io-》由處理器給io模組傳送io命令,然後處理器繼續做其他一些有用的工作。當io模組準備好與處理器交換資料時,它將打斷處理器的執行並請求服務。處理器和前面一樣執行資料傳送,然後恢復處理器以前的執行過程;

直接記憶體訪問-》當處理器要讀或寫一塊資料時,它給dma模組產生一條命令,傳送以下資訊(是否請求一次讀或寫,涉及的io裝置的位址,開始讀或寫的儲存器單元,需要讀或寫的字數),之後處理器繼續其他工作。處理器吧這個操作委託給dma模組,由該模組負責處理。dma模組直接與儲存器互動,這個過程不需要處理器參與。當傳送完成後,dma模組發乙個中斷訊號給處理器。因此只有在開始傳送和傳送結束時處理器才會參與。

7、多處理器和多核計算機組織結構

每條指令時以操作序列(取指,去運算元,執行操作,儲存結果)的方式執行的

三種最流行的通過複製處理器提供並行性的手段:對稱多處理器,多核計算機,集群

第一章 計算機系統概述

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