第一章 計算機系統體系結構

2021-10-18 13:22:13 字數 1452 閱讀 9091

計算機系統

計算機系統包括讀取並執行程式的**處理單元(cpu),儲存程式和資料的儲存器,以及將晶元轉換為實用系統的其他子系統。

計算機中實際執行程式的部分稱為cpu,或被稱為處理器。微處理器則是在單個矽片上實現的cpu。圍繞微處理器構建的計算機被稱為微機。

cache是存放常用資料的高速、專用儲存器;主存中存放了大量的工作資料;輔存是指磁碟和cd-rom等。

一些計算機使用匯流排擴充套件介面或橋接技術,以便能夠在不同型別的匯流排間交換資料。

儲存器系統儲存兩類資訊:程式和資料。

暫存器是cpu內部用來存放資料的儲存單元。時鐘提供了脈衝流,所有內部操作都在時鐘脈衝的觸發下進行。(時鐘頻率是決定計算機速度的乙個因素)

有的時候會把資料和指令存放在不同的儲存器中(或使用不同的匯流排傳輸資料和指令),這種結構叫做哈佛體系結構。

計算機體系結構通常被認為是程式設計師視角下的計算機,程式設計師所看到的是計算機的抽象檢視。對他們來說,計算機的實際硬體和實現都被隱藏起來了。計算機體系結構的這種檢視通常被稱為指令集體系結構。

本書中的術語「體系結構」代表計算機的抽象指令集體系結構,而術語「組成」代表計算機的實際硬體實現。而術語「微體系結構」則代表cpu的實現。

外體系結構是指計算機體系結構較高層次的方面,如資料結構和指令集。內部體系結構則表示計算機的內部組成,包括計算機基本單元的效能,各個部件是如何連線的,資訊流的控制方式,也就是說,內體系結構在暫存器、加法器和控制電路等功能部件一級描述了處理器。微體系結構描述了執行機器指令時,必須完成的一些動作。內體系結構執行的操作是由微體系結構實現的。

差分機的原理

ibm system/360導致了計算機體系結構這一概念的出現(即指令集體系結構)。

超標量處理包括從儲存器中讀出幾條指令並執行這些指令。亂序執行則是指以不同於程式中的順序的順序執行指令,以免等待某條指令的執行,從而加快指令的執行速度。

「馮諾依曼瓶頸」指的是執行一條指令需要至少兩次訪存。第一次是讀取指令;第二次訪存要麼從儲存器中讀出資料,要麼將之前指令產生或修改的資料寫回儲存器。

「儲存牆」指的是處理器速度的增加速率遠遠超過儲存器的。

匯流排將計算機的兩個或者多個功能單元連線在一起並允許他們交換資料。

寬度指一般用並行資料通路的數量來定義匯流排的寬度。一條64位寬的匯流排一次能夠傳送64位。

頻寬是衡量資訊在匯流排上的傳輸速率的一項指標。頻寬的單位要麼是b/s,要麼是b/s。在儲存資料傳輸速率不變的情況下增加匯流排的寬度,可以提高頻寬。

延遲是從發出資料傳輸請求到實際資料傳輸的時間間隔.匯流排延遲通常包括傳輸開始之前進行匯流排仲裁的時間。

現代計算機中有多條匯流排,包括片內匯流排,功能單元間的匯流排以及匯流排間額匯流排。

計算機體系結構與計算機組成之間的區別在於:計算機體系結構關注彙編程式設計師層次的計算機操作,並提供乙個理想的、抽象的計算機檢視。計算機組成則關注如何用真正的閘電路實現體系結構。

第一章 計算機系統概述

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...

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