計算機組成原理

2021-10-07 00:23:03 字數 1554 閱讀 1993

程式本身資料是存放在硬碟中的,需要被載入進記憶體才能被執行,cpu被設計成只能從記憶體中讀取資料,處理完資料再將結果寫入記憶體,然後可持久化到硬碟中。

記憶體和磁碟:首先,在計算機中儲存資訊的有兩類,一類是內部儲存器,即我們說的記憶體,特點是儲存資訊速度快,但容量不大,而且很重要的一點是一斷電就會丟失資訊;第二類是外部儲存器,就是磁碟,特點是儲存的資料不會受到斷電的影響,但速度比記憶體慢很多。

接下來是磁碟的分類,主要有硬碟和軟盤兩類

磁碟快取:磁碟快取是在記憶體中,而且這裡的磁碟一般是指硬碟。磁碟快取是指把磁碟中讀取到的資料儲存到記憶體中,下次讀取該資料的時候不會再從磁碟中讀取,而是直接從記憶體中讀取。

**cpu快取:**這個很熟悉,因為cpu速度快記憶體慢,為了解決這一速度差異問題

虛擬記憶體:(直接copy) 程式需要載入進記憶體供cpu讀取執行,如果記憶體空間不夠,如何執行大記憶體程式呢?比如說現在記憶體空間僅剩10m,但是現在有個大小20m的程式需要執行,在沒有虛擬記憶體的情況下,這個程式是無法被執行的,但是有了虛擬記憶體就可以,虛擬記憶體通過特定技術把磁碟中的一部分容量作為記憶體來使用,也就是說會把這個20m大小的程式的部分資料存放在磁碟中的這塊虛擬記憶體中,然後在真正的記憶體中也存放部分這個程式的資料,在執行這個程式的時候,如果所需要的資料沒有在記憶體中,而是在磁碟中的虛擬記憶體中,那麼就會發生資料交換,把虛擬記憶體中需要現在用到的資料與記憶體中這段程式暫時不用的資料進行交換,以此來保證程式的正常執行。這就是虛擬記憶體。

cpu主要做的四件事情:

——從記憶體中讀取資料,然後放到暫存器中

——把暫存器中的資料寫入到記憶體

——進行數**算和邏輯運算(加減乘除,and,or)

——依據相應的條件進行跳轉,執行其他指令(一條指令跳轉到另一條指令)

cpu的結構:

1)運算器

可以看作是乙個資料加工廠,就是對暫存器中的資料做運算,這些運算包含基本的算術和邏輯運算。

接下來介紹運算器的幾個重要角色:

——算術邏輯單元(alu)

主要負責對資料的處理,從而實現對資料的算術和邏輯運算

——累計暫存器(ac)

alu處理完算術運算和邏輯運算後,會得到乙個結果,結果會儲存在ac中

——資料緩衝暫存器(dr)

也是存放資料的,從記憶體中讀過來的資料會暫時存放在這個dr中,相當於記憶體和cpu之間資料傳送的乙個中轉站,能起到速度緩衝的作用

——狀態條件暫存器

也是儲存某一類資料的,它儲存的主要是由算術指令和邏輯指令執行或者測試的結果建立的各種條件碼內容,一般分為狀態標誌和控制標誌

2)控制器

控制整個cpu的工作,一般能保證程式的正確執行以及能處理異常事件

——指令暫存器ir

用來儲存指令

——程式計數器pc

儲存著下一條要執行的指令

——位址暫存器ar

儲存著cpu訪問記憶體上的那一塊記憶體記憶體位址

——指令解碼器id

簡單說是對指令做分析

3)暫存器

cpu的大部分就是暫存器,種類有很多,這裡不在敘述

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