第五章 - 計算機組成

計算機的組成部分能夠分爲三大類：中央處理單元（CPU），主存儲器，輸入/輸出子系統。

 

中央處理單元：算術邏輯單元（ALU），控制單元，寄存器組。

算術邏輯單元：對數據進行邏輯（與，或，非，異或），移位（邏輯移位和算術移位）和算術運算。

寄存器：用來存放臨時數據的高速獨立的存儲單元。（數據寄存器，指令寄存器，程序計數器）

控制單元：控制各個子系統的操做。

 

主存儲器：他是存儲單元的集合，每個存儲單元都有惟一的標識，稱爲地址。數據以稱爲字的位組的形式在內存中傳入和傳出。字能夠是8位，16位，32位，若是字是8位，通常稱爲1字節。

地址空間：存儲器中每一個字都須要有相應的標誌符。（B=字節）

存儲器類型：RAM和ROM

存儲器的結構：主存（最慢，便宜） - 高速緩衝存儲器 - 寄存器（最快，昂貴）

高速緩衝存儲器：常被置於CPU和主存之間。在任什麼時候間都含有主存中一部份內容的副本。

當CPU要存取主存中的一個字的時候，將按如下的步驟進行：（8-2規則）

1.CPU首先檢查高速緩衝存儲器。

2.若是要存取的字存在，CPU就將它複製，若是不存在，CPU將從主存中複製一份。該數據塊將覆蓋高速緩衝存儲器的內容。

3.CPU存取高速緩衝存儲器並複製該字。

 

輸入/輸出子系統：非存儲設備和存儲設備。

非存儲設備:鍵盤，監視器，打印機

存儲設備：磁盤（需瞭解），磁帶，光存儲設備，，，，

 

子系統的互聯

CPU和存儲器的鏈接

　　CPU和存儲器之間一般由稱爲總線的三組線路鏈接在一塊兒，分別爲數據總線，地址總線，控制總線。

數據總線：每一根上每次傳送1位的數據。線的數量取決於計算機的字的大小。例如，計算機中的字是32位（4字節），那麼須要有32根線的數據總線，以便同一時刻能夠傳送32位的字。

地址總線：容許訪問存儲器中的某個字，地址總線的線數取決於存儲空間的大小。若是存儲容量爲2ⁿ個字，那麼地址總線一次須要傳送n位的地址數據。所以，他須要n根總線。

控制總線：負責在中央處理器和內存之間傳送信息。例如，必須有一個代碼從CPU發往內存，用於指定進行的是讀操做仍是寫操做，控制總線的線數取決於計算機所須要的控制命令的總數。若是有2ⁿ條控制命令，那麼控制總i謝娜就須要由n根，由於n位能夠定義2ⁿ個不一樣的操做。

 

I/O 設備的鏈接

輸入/輸出設備都不可以直接與鏈接CPU和內存的總線相連。由於輸入/輸出設備的本質與CPU和內存的本質不一樣，輸入/輸出設備都是機電，磁性或光學設備，而CPU和內存是電子設備。與CPU和內存相比，輸入/輸出設備的操做速度要慢不少。所以必需要有中介來處理這種差別，輸入/輸出設備是經過一種被稱爲輸入/輸出控制器或接口的器件鏈接到總線上的。每個輸入/輸出設備都有一個特定的控制器。