1、匯流排
貫穿整個系統的是一組電子管道,稱為匯流排(bus)。它攜帶資訊位元組並負責在各個部件之間傳遞。通常匯流排被設計成傳送定長的位元組快,也就是字(word)。字中的位元組數(即字長)是乙個基本的系統引數,各個系統中都不盡相同。現在大多數機器字長要麼是4個位元組即32位,要麼是8個位元組(64位)。
2、i/o裝置
輸入裝置:鍵盤、滑鼠
輸出裝置:顯示器
儲存資料:磁碟
3、主存:
或者叫記憶體,是乙個臨時儲存裝置,在處理器執行程式時,用來存放程式和程式處理的資料。從物理上說,主存是由一組動態隨機訪問儲存器(dram)晶元組成的。從邏輯上說,儲存器是乙個線性的自己陣列,每個位元組都有唯一位址(陣列索引),索引位址從0開始。
4、**處理器(cpu)
**處理單元,簡稱處理器。是解釋(或執行)儲存在記憶體中的指令的引擎。處理器的核心是乙個大小為乙個字的儲存裝置(或暫存器),稱為程式計數器(pc)。在任何時刻,pc都指向記憶體中的某條機器指令。
從系統通電開始,直到系統斷電,處理器一直不斷地執行程式計數器指向的指令,再更新程式計數器,使其指向下一條指令。處理器看上去是按照乙個非常簡單的指令執行模型來操作的,這個模型是由指令集架構決定的。在這個模型中,指令按照嚴格的順序執行,而執行一條指令包含執行一系列的步驟。處理器從程式計數器指向的記憶體處讀取指令,解釋指令中的位,執行該指令指示的簡單操作,然後更新pc,使其指向下一條指令,而這條指令並不一定和在記憶體中的剛剛執行的指令相鄰。
這樣的簡單操作並不多,他們圍繞著記憶體、暫存器檔案(register file)和算術/邏輯處理單元(alu)進行。暫存器是乙個很小的儲存裝置,由一些單個字長的暫存器組成,每個暫存器都有唯一的名字。alu計算新的資料和位址值。
下圖是乙個典型的系統硬體的組成:
由於cpu處理資料的速度非常快,而從記憶體複製資料卻比較慢,為了減小io開銷,使這些複製操作盡快地完成,引出快取記憶體的重要性。先上圖:
跟上圖相比,此處多了乙個名為「快取記憶體儲存器(cache memory)」的東西,作為資料暫時的集結區域,存放處理器近期可能會需要的資訊。上圖展示了乙個典型系統中的快取記憶體儲存器。位於處理器上的l1快取記憶體的容量可以達到數萬位元組,訪問速度幾乎和訪問暫存器檔案一樣快。乙個容量為數十萬到數百萬位元組的更大的l2快取記憶體通過一條特殊的匯流排連線到處理器。程序訪問l2高階快取的時間要比訪問l1快取記憶體的時間長5倍,但是這任然比訪問記憶體的時間要快許多。
儲存器層次結構的主要思想是上一層的儲存器作為低一層儲存器的快取記憶體。因此,暫存器檔案就是l1的快取記憶體,l1是l2的快取記憶體,l2是l3的快取記憶體,l3是記憶體的快取記憶體,而記憶體又是磁碟的快取記憶體。在某些具有分布式檔案系統的網路系統中,本地磁碟就是儲存在其他系統中磁碟上的資料的快取記憶體。
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