02_数据操控
来源:互联网 发布:谷歌seo推广怎么做 编辑:程序博客网 时间:2024/05/06 14:46
2.1 计算机体系结构
中央处理器:计算机中控制数据操纵的电路称为中央处理器(CPU)
主板:计算机主电路板
微处理器:由于CPU比较小,因此又称为微处理器
2.1.1 CPU基础知识
- CPU组成:
- 算术/逻辑单元—包含在数据上执行运算(如加法和减法)的电路
- 控制单元—包含协调机器活动的电路
- 寄存器单元—包含寄存器的数据存储单元,用作CPU内部的信息临时存储
寄存器分成通用寄存器,专用寄存器
通用寄存器:用于临时存储由CPU正在操作的数据
总线:计算机CPU和主存储器通过一组称为总线的线路进行连接
2.1.2 存储程序概念
存储程序概念:将计算机程序存储在主存储器中的思想称为存储程序概念
2.2 机器语言
机器语言:为了应用存储程序概念,CPU被设计成可以识别二进制模式编码的指令,这组指令及编码系统称作机器语言.使用此语言表达的指令称作机器级指令或机器指令
2.2.1 指令系统
精简指令集计算机(RISC):CPU只需要执行最小的一组机器指令集
复杂指令集计算机(CISC):CPU能执行大量复杂的指令
计算机指令集分为3类:(1)数据传输类(2)算术/逻辑类(3)控制类1.数据传输类:数据传输类指令包含请求在各个位置之间传输数据的指令
2.算术/逻辑类:算术/逻辑类指令告诉控制单元请求在算术/逻辑单元内实现一个活动.
3.控制类:控制类指令包含指导程序执行而非数据操作的指令
2.2.2 一种演示用的机器语言
机器指令编码:操作码字段和操作数字段
2.3 程序执行
CPU控制单元专用寄存器:指令寄存器和程序计数器
指令寄存器用于存储正在执行的指令,程序计数器包含下一个待执行指令的地址,因此它用于以机器方式跟踪程序执行到什么地方。
机器周期:取指、译码、执行
在取指步骤,控制单元根据程序计数器指定的地址,请求主存储器提供它存放该地址的指令;
2.3.1 程序执行的一个例子
2.3.2 程序与数据
2.4 算术/逻辑指令
2.4.1 逻辑运算
AND运算可以屏蔽某些位,使用0相与可以屏蔽,使用1相与可以保留该位
XOR:任何一个二进制数与相同位数的全1相异或,得到该二进制数的反码
2.4.2 循环移位及移位运算
循环移位
算术移位
逻辑移位
2.4.3 算术运算
加减乘除
2.5 与其他设备的通信
2.5.1 控制器的作用
控制器:
端口:
USB:universal serial bus:通用串行总线
FireWire:火线
存储映射输入/输出memory-mapped I/O:CPU是通过控制器与存储器打交道,无论存取,都是通过控制器与存储器相联系
2.5.2 直接内存存取
直接存储器存储DMA:不通过CPU,控制器直接同主存储器通信。
冯.诺依曼瓶颈
2.5.3 握手
握手:计算机与外围设备之间交换设备状态的信息,协调他们之间的活动
状态字:有外围设备生成并发送给控制器的一个位模式,该状态字是一个位图,其中的各个二进制位反映了该设备的各种状态。
2.5.4 流行的通信媒介
并行通信
串行通信
调制解调器
数字用户路线
2.5.5 通信速率
多路复用技术
宽带
2.6 其他体系结构
2.6.1 流水线
吞吐量
流水线技术
2.6.2 多处理器计算机
并行处理技术
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