计算机系统知识

1. 计算机的基本硬件： 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备2. CPU:运算器和控制器等部件集成 完成算术 逻辑运算 控制功能3. 存储器是计算机的记忆设备：    a. 内部存储器：容量小、速度高  存放程序、数据、中间结果     b. 外部存储器：容量大、速度低    长期保存程序数据4. 输入输出设备统称外设

1.1.2 CPU功能
程序控制：通过指令控制程序执行
操作控制：控制每条指令的实现，送往确切的位置
时间控制：cpu对各个操作进行时间控制
数据处理(根本任务)：cpu对数据进行逻辑运算和算术运算进行处理
CPU组成：
cpu由运算器、控制器、寄存器、内部总线组成
运算器： 由算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、状态条件寄存器组成
主要功能：完成算术逻辑运算
ALU算术逻辑单元：负责运算
AC累加寄存器：把被减数放在AC AC与运算器中的减数相减 结果放回AC
DR数据缓冲寄存器：在对内存储器读写时用DR暂存指令或数据字将不同时间内数据分开
单累加计算中还可以做操作数寄存器
PSW状态条件寄存器：保存算术指令和逻辑指令的结果 主要为状态标志和控制标记
控制器：
IR指令寄存器：控制其它部件到相应位置
PC程序计数器：寄存信息和计数两种形式
AR地址寄存器：保存当前CPU所访问的内存单元地址
ID指令译码器：分为操作码和地址码两种、
寄存器组：分为专用寄存器、通用寄存器
1.1.3数据表示：
源码、反码、补码、移码
源码表示法：
第一位表示运算正负 其余取二进制
反码：
为负数时 正为一时负的数相同位置为0
补码：
补码 为负时为源码末尾加一 0有专门值000000000
移码：
补码取反，0为10000000
定点数：
小数点固定的数
浮点数：
小数点可变的数
校验码：
奇偶数校验码： 水平、垂直、垂直水平
2.计算机体系结构
计算机体系结构：
计算机的概念性结构和功能属性
计算机组织：
计算机体系结构的逻辑实现包括数据流、控制流、和逻辑设计
计算机实现：
计算机组织的物理实现

计算机结构分类：
单处理系统：一个处理器运行
并行处理和多处理系统： 多核运行
分布式处理系统：物理上远距离松耦合的系统
微观分类：
Flnn 冯泽云 Handler Kuck分类法

指令系统：
用体系结构的观点进行分类：
1.cpu存储方式
2.显式操作数量
3.操作数的位置
4.指令的操作
5.操作数的类型和大小
按暂存机制分类：
1堆栈stack 、累加器、寄存器组

GPR通用寄存器机：
优点：编译程序能有效的使用寄存器
CISC和RISC:
CISC复杂指令集
弊端：
指令集过分庞大
微程序技术，每个指令占用一个微程序，cpu缓慢
过于复杂
强调中断控制
给硬件建设带来很多困难
RISC精简指令集计算机：
关键技术
重叠寄存器窗口技术
优化编译技术
超流水超标量技术
硬布线逻辑与微程序结合技术
指令流水处理：
指令控制方式：
顺序方式：
一个步骤一个步骤来
重叠方式：
可让后面的先执行 单并行处理
流水处理：
多并行处理
RISC采用的流水技术：
超流水：
运算时间换运算空间
超标量：
多并行 空间换时间
超长指令字：
靠软件提示 空间换时间+
To=m△to;
m线程数 t0均时间
4。阵列处理机、并行处理机和多处理机
同时性和并发性
并行处理分为：
存储器操作并行（流水线处理机）
处理器操作并行（阵列处理机）
指令、任务、作业并行（多处理机、分布式系统、计算机网络）
阵列存储机：
将多个处理单元按一定方式连成队列并行
并行处理机：
SIMD和MIMD
3 多处理机
多台计算机相互处理
4 其它
集群

按位置分 内存 外存
按材质分：磁 、半导体、光学、
按磁盘工作方式：读/写存储器 RAM
只读存储器：ROM固定只读存储器\PRPM可编程的只读存储器|EPROM可擦除可编程存储器|EEPROM电擦除可编程存储器 闪存：Flash Memory
按访问方式：地址存储和内容存储
按寻址方式：随机RAM、顺序SAM、直接DAM存储器