2.1.1 計算機系統的組成、體系結構分類及特性 ·CPU、存儲器的組成、性能和基本工做原理

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中央處理器
運算器組成:

算術邏輯單元(ALU) 

通用寄存器組(R1 ~Rn)

多路選擇器(Mn)

標誌寄存器(FR)

控制器組成:

時標發生器(TGU)

主脈衝振盪器(MF)

地址造成器(AGU)

程序計數器(PC)

指令寄存器(IR)

指令譯碼器(ID)

總線:

數據總線(DBUS)

地址總線(ABUS)

控制總線(CBUS)

CPU運行原理圖：

CPU主要性能指標:

主頻:CPU內部工做的時鐘頻率,是CPU運算時工做頻率

外頻:主板上提供一個基準節拍供各部件使用,主板提供的節拍成爲外頻

信頻:CPU做頻率之外頻的若干倍工做,CPU主頻是外頻的倍數成爲CPU的信頻,這CPU工做頻率=信頻*外頻

基本字長:CPU一次處理的二進制數的位數

地址總線寬度:地址總線寬度(地址總線的位數)決定了CPU能夠訪問的存儲器的容量,不一樣型號的CPU總線寬度不一樣,於是使用的內存的最大容量也不同

數據總線寬度:數據總線寬度決定了CPU與內存輸入∕輸出設備之間一次數據傳輸的信息量

存儲器
定義:　　計算機存儲是存放數據和程序的設備

分類:

主存儲器:　　也稱內存,存儲直接與CPU交換信息,由半導體存儲器組成

輔助存儲器:　　也稱外存,存放當前不當即使用的信息,它與主存儲器批量交換信息,由磁帶機,磁帶盤及光盤組成

存儲層次：

內存與外存的比較

　　主存　　　　　　　　　 　  　  輔存　　　　　　　　　　　　  

類型　　　　ROM　　　　RAM　　 　　  　 軟盤　　　   硬盤　　　  光盤　　

造價　　　　高　　　　    高　　　　　　　  低++　　　 低　　　　　低+

速度　　　　快　　　　　 快　　　　　　　  慢++　　　 慢　　　　   慢+

容量　　　  小+　　　　  小　　　　　　　   —　　　　　—　　　　　 —

斷電　　　  有　　　　　 無　　　　　　　   有　　　　　有　　　　　有

主存:

功能:

主存儲器是能由CPU直接編寫程序訪問的存儲器,它存放須要執行的程序與須要處理的數據,只能臨時存放數據,不能長久保存數據

組成:

存儲體(MPS):　　由存儲單元組成（每一個單元包含若干個儲存元件,每一個元件可存一位二進制數）且每一個單元有一個編號,稱爲存儲單元地址（地址）,一般一個存儲單元由8個存儲元件組成

地址寄存器(MAR):　　由若干個觸發器組成,用來存放訪問寄存器的地址,且地址寄存器長度與寄存器容量相匹配（即容量爲1K,長度無2^10=1K）

地址譯碼器和驅動器

數據寄存器(MDR):　　數據寄存器由若干個觸發器組成,用來存放存儲單元中讀出的數據,或暫時存放從數據總線來的即將寫入存儲單元的數據【數據存儲器的寬度（w）應與存儲單元長度相匹配】

主要技術指標:

存儲容量:　　通常指存儲體所包含的存儲單元數量（N）

存取時間(TA):　　指存儲器從接受命令到讀出∕寫入數據並穩定在數據寄存器（MDP）輸出端

存儲週期(TMC):　　兩次獨立的存取操做之間所需的最短期,一般TMC比TA長

存取速率:　　單位時間內主存與外部（如CPU）之間交換信息的總位數

可靠性:　　用平均故障間隔時間MTBF來描述,即兩次故障之間的平均時間間隔

高速緩衝存儲器:

定義:　　高速緩衝存儲器是由存取速率較快的電路組成小容量存儲單元,即在內存的基礎上,再增長一層稱爲高速緩衝存儲器

特色:　　比主存快5 ~10倍

虛擬存儲器:　　它是創建在主存-輔存物理結構基礎之上,由附加硬件裝置及操做系統存儲管理軟件組成的一種存儲體系,它將主存與輔存的地址空間統一編址,造成一個龐大的存儲空間,由於實「際上CPU只能執行調入主存的程序,因此這樣的存儲體系成爲「虛擬存儲器」

ROM與RAM

RAM(隨機存儲器)

可讀出,也可寫入,隨機存取,意味着存取任一單元所需的時間相同,當斷電後,存儲內容當即消失,稱爲易失性

ROM(只讀存儲器)

定義:　　ROM一旦有了信息,不易改變,結構簡單,因此密度比可讀寫存儲器高,具備易失性

分類:

固定掩模型ROM（不能再修改）

PROM可編程之讀存儲器（由用戶寫入,但只容許編程一次）

EPROM可擦除可編程只讀存儲器(可用紫外線照射擦除裏面內容)

E2PROM電擦除可編程只讀存儲器（由電即可擦除裏面內容） ———————————————— 版權聲明：本文爲CSDN博主「Mr_zhangjx」的原創文章，遵循CC 4.0 by-sa版權協議，轉載請附上原文出處連接及本聲明。原文連接：https://blog.csdn.net/Mr_zhangjx/article/details/88753424