雜談 對計算機組成原理的一些思考

2021-09-26 18:26:09 字數 1750 閱讀 9847

先來了解一下什麼是快閃儲存器:本質是區別就是------斷電後是否資料是否儲存。

計算機組成原理的本質是做什麼?資料處理,計算機所有操作所有都是圍繞資料(或者可以理解為0,1),可以分為兩大個方面:

1、資料儲存:資料儲存依賴於增刪改查操作得以實現,而儲存的物理介質依賴於磁介質(你也可以粗略理解為磁碟)

2、資料傳輸

說到儲存,先說一下資料儲存的介質有哪些:磁碟(持久化)、記憶體(中介)、cpu(快取記憶體),重點說一下磁碟:

磁碟靠什麼儲存資訊?磁碟表面的磁顆粒對外顯正負極(0,1由此而來);磁碟區域是怎麼劃分的呢?眾所周知——磁面、磁軌,扇區;磁軌寬度和什麼有關呢?匯流排(32位/64位)每個扇區的大小是多少呢?預設4kb(這個是可調的,最常見的記憶體劃分,格式化的時候,4k對齊熟悉吧,對就是這樣的)

那為什麼是4kb呢?

一方面,如果是4b,那麼每個扇區是需要存位址的吧,乙個4b,那它所對應的位址儲存所佔的記憶體比本身還大,已經失去了它本身的意義,就好比你要建乙個目錄,目錄索引比內容還多(目錄佔4頁,內容只有一頁),那目錄還有什麼用呢?你直接看一頁內容不就行了;

另一方面,如果是400kb,那乙個磁碟塊就這麼大,你存乙個檔案100kb,那後面的300kb只能浪費掉,分配是按磁碟塊為單位分的。

所以,太大不行,太小也不行,所以經過前輩不斷的實踐、測試,找出了這麼乙個折中的方案,目的只有乙個,希望磁碟讀取資訊的速度更快一些——一方面讓扇區的位址儲存小一些,另一方面也要兼顧磁碟塊的空間不過與浪費

我們都知道資料在計算機中是這樣傳輸的:

那為啥它不拿磁碟資料直接攻cpu呢?我們假設直接這樣攻,cpu記憶體是很少的,因為它的主要作用是計算,計算速度是放在第一位的,這就限制了它的記憶體只有必要的暫存器組(後來也加了快取記憶體l1\l2\l3這些)

磁碟記憶體多,但讀取是要靠移動磁頭來獲取資料的,而機械移動的速度是很慢很慢的,這就造成了傳送和接收資料速度不匹配的問題,即磁碟一下拿了很多資料給cpu,但cpu每次只能拿很少的資料,cpu很快就計算完了,再拿就又要到磁碟中取,但這個速度差是非常大的,萬倍以上的數量級,即cpu工作一年,要等磁碟數萬年,是不是很大的浪費;

為了縮小這個差距,提公升效率,引入記憶體作為中間介質,快取資料,記憶體資料傳輸是通過電訊號來傳輸的,速度自然比磁碟快了許多,這時它的速度差少了兩個數量級,在百倍上;

當然而後為了優化,在記憶體和cpu 之間也採取以上的這種模式,在cpu上加快取記憶體l1,l2,l3,現在cpu的利用率大概控制在了20%左右,那什麼情況下cpu會打滿呢?即短指令的執行,比如64位的指令,包含8個8位的短指令,那cpu就計算八次相當於,cpu使用率就上去了。

對於匯流排,總結幾個注意的點吧

各個元器件之間也是有各自相連線的處理器的,cpu是**處理器,但不是唯一處理器匯流排為什麼用高低電壓表示0,1?零電壓不行嗎?零電壓在斷路的時候分不出來電路控制靠的不是我們書上學的電路開關,靠的是半導體控制電路

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