計算機系統的硬體組成

2022-03-29 16:21:41 字數 1499 閱讀 8785

在《深入理解計算機系統》中,第一章主要講的就是hello程式**如何在計算機中執行,肯定離不開計算機的硬體支援,這裡寫下計算機系統中的硬體組成,主要就是下面四個大的方面。

1、匯流排

貫穿整個系統的是一組電子管道,稱作匯流排,它攜帶資訊位元組並負責在各個部件間傳遞。通常匯流排被設計成傳送定長的位元組塊,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,各個系統都不盡相同。現在的大多數機器字長要麼是是4個位元組(32位),要麼是8個位元組(64位)。

2、i/o裝置

i/o(輸入/輸出)裝置是系統與外部世界的聯絡通道。我們的示例系統中包括四個i/o裝置:作為使用者輸入的鍵盤和滑鼠,作為使用者輸出的顯示器,以及用於長期儲存資料和程式的磁碟驅動器(簡單來說就是磁碟)。最開始,可執行的程式hello就存放在磁碟上。

每個i/o裝置都通過乙個控制器或介面卡與i/o匯流排相連。控制器和介面卡之間的區別主要在於它們的封裝方式。控制器是i/o裝置本身或者系統的主印製電路板(通常稱作主機板)上的晶元組。而介面卡則是一塊插在主機板插槽上的卡槽。無論如何,它們的功能都是在i/o匯流排和i/o裝置之間傳遞資訊。

3、主存

主存是乙個臨時儲存裝置,在處理器臨時執行程式時,用來存放程式和程式處理的資料。從物理來說,主存是由一組動態的隨機訪問儲存器(dram)西片組成的。從邏輯上來說,儲存器是乙個線性的位元組陣列,每個位元組都有其唯一的位址(陣列索引),這些位址是從零開始的。一般來說,組成程式的每條機器指令都由不同數量的位元組構成。

4、處理器

**處理單元(cpu),簡稱處理器。是解釋(或執行)儲存在主存中的指令的引擎。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都是指向主存中的某條機器語言指令(即含有該條指令的位址)。

從系統通電開始,直到系統斷電,處理器一直在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,而執行一條指令包括執行一系列的步驟。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是和記憶體中剛剛執行的指令相鄰。

這樣的簡單操作並不多,他們圍繞著主存、暫存器檔案和算術/邏輯單元(alu)進行。暫存器檔案是乙個小的儲存裝置,由一些單個位元組的暫存器組成,每個暫存器都有唯一的名字。alu計算新的資料和位址值。下面是一些簡單操作的例子。cpu在指令的要求下可能會執行這些操作。

(1)載入:從主存複製乙個位元組或者乙個字到暫存器,以覆蓋暫存器原來的內容。

(2)儲存:從暫存器複製乙個位元組或者乙個字到主存的某個位置,以覆蓋這個位置上原來的內容。

(3)操作:把兩個暫存器的內容複製到alu,alu對這兩個字做算術運算,並將結果存放到乙個暫存器中,以覆蓋該暫存器中原來的內容。

(4)跳**從指令本身中抽取乙個字,並將這個字複製到程式計數器(pc)中,以覆蓋pc中原來的值。

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1.匯流排 貫穿整個系統的管道,用於在各個元件中傳遞定長的位元組塊 字 字長在不同系統中各不相同,要麼是4個位元組 32位 要麼是8個位元組 64位 2.i o裝置 是系統與外界的連線通道,例如 滑鼠 鍵盤 顯示器 磁碟等等。每個i o裝置連線i o匯流排都需要乙個控制器或者介面卡,用於在i o裝置...