第五章 - 计算机组成

计算机的组成部分能够分为三大类：中央处理单元（CPU），主存储器，输入/输出子系统。

 

中央处理单元：算术逻辑单元（ALU），控制单元，寄存器组。

算术逻辑单元：对数据进行逻辑（与，或，非，异或），移位（逻辑移位和算术移位）和算术运算。

寄存器：用来存放临时数据的高速独立的存储单元。（数据寄存器，指令寄存器，程序计数器）

控制单元：控制各个子系统的操做。

 

主存储器：他是存储单元的集合，每个存储单元都有惟一的标识，称为地址。数据以称为字的位组的形式在内存中传入和传出。字能够是8位，16位，32位，若是字是8位，通常称为1字节。

地址空间：存储器中每一个字都须要有相应的标志符。（B=字节）

存储器类型：RAM和ROM

存储器的结构：主存（最慢，便宜） - 高速缓冲存储器 - 寄存器（最快，昂贵）

高速缓冲存储器：常被置于CPU和主存之间。在任什么时候间都含有主存中一部份内容的副本。

当CPU要存取主存中的一个字的时候，将按如下的步骤进行：（8-2规则）

1.CPU首先检查高速缓冲存储器。

2.若是要存取的字存在，CPU就将它复制，若是不存在，CPU将从主存中复制一份。该数据块将覆盖高速缓冲存储器的内容。

3.CPU存取高速缓冲存储器并复制该字。

 

输入/输出子系统：非存储设备和存储设备。

非存储设备:键盘，监视器，打印机

存储设备：磁盘（需了解），磁带，光存储设备，，，，

 

子系统的互联

CPU和存储器的链接

　　CPU和存储器之间一般由称为总线的三组线路链接在一块儿，分别为数据总线，地址总线，控制总线。

数据总线：每一根上每次传送1位的数据。线的数量取决于计算机的字的大小。例如，计算机中的字是32位（4字节），那么须要有32根线的数据总线，以便同一时刻能够传送32位的字。

地址总线：容许访问存储器中的某个字，地址总线的线数取决于存储空间的大小。若是存储容量为2ⁿ个字，那么地址总线一次须要传送n位的地址数据。所以，他须要n根总线。

控制总线：负责在中央处理器和内存之间传送信息。例如，必须有一个代码从CPU发往内存，用于指定进行的是读操做仍是写操做，控制总线的线数取决于计算机所须要的控制命令的总数。若是有2ⁿ条控制命令，那么控制总i谢娜就须要由n根，由于n位能够定义2ⁿ个不一样的操做。

 

I/O 设备的链接

输入/输出设备都不可以直接与链接CPU和内存的总线相连。由于输入/输出设备的本质与CPU和内存的本质不一样，输入/输出设备都是机电，磁性或光学设备，而CPU和内存是电子设备。与CPU和内存相比，输入/输出设备的操做速度要慢不少。所以必需要有中介来处理这种差别，输入/输出设备是经过一种被称为输入/输出控制器或接口的器件链接到总线上的。每个输入/输出设备都有一个特定的控制器。