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计算机组成原理 学习笔记(Week1)
第1章 概论1.1 电子计算机与存储程序控制1.1.1 电子计算机的发展世界上第一台电子计算机是ENIAC(194...
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2019/02

计算机组成原理 学习笔记(Week1)

第1章 概论

1.1 电子计算机与存储程序控制

1.1.1 电子计算机的发展

世界上第一台电子计算机是ENIAC(1946.2)。特点:十进制、重、占地大。

电子计算机的发展:

  • 1946-1958 电子管
  • 1958-1964 晶体管
  • 1964-1971 小中规模集成电路
  • 1971-now 大、超大规模集成电路

1.1.2 存储程序概念

  1. 计算机(指硬件)应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成;
  2. 计算机内部采用二进制来表示指令和数据;
  3. 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中,然后再启动计算机工作,这就是存储程序的基本含义。

1.2 计算机的硬件组成

中央处理器(CPU)=运算器+控制器

主机=中央处理器+主存储器(内存储器)

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1.2.1 计算机的主要部件

输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器

三级存储系统:

graph TB
cache[高速缓冲存储器] --> 主存储器
主存储器 --> 辅助存储器

速度从快到慢,容量从小到大,价格从高到低

  • 主存储器:可由CPU直接访问,用来存放当前正在执行的程序和数据。
  • 辅助存储器:设置在主机外部,CPU不能直接访问,用来存放暂时不参与运行的程序和数据,需要时再传送到主存。
  • 高速缓冲存储器(Cache):CPU可以直接访问,用来存放当前正在执行的程序中的活跃部分(副本),以便快速地向CPU提供指令和数据。

1.2.2 计算机各大部件之间连接

  1. 总线结构

总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路,它能分时地发送与接收各部件的信息。(共享、分时

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总线分类:地址总线、数据总线和控制总线

  1. 大、中型计算机的典型结构

image

1.2.3 不同对象观察到的计算机硬件系统

1.2.4 冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想

  1. 冯·诺依曼结构
graph LR
存储器-- 地址总线 -->CPU
存储器-- 数据总线 -->CPU
CPU-- 数据总线 -->存储器
  1. 哈佛结构

    graph LR
    程序存储器-- PM数据总线 --> CPU
    CPU-- PM地址总线 --> 程序存储器
    CPU-- PM数据总线 --> 程序存储器
    CPU-- DM数据总线 --> 数据存储器
    CPU-- DM地址总线 --> 数据存储器
    数据存储器-- DM数据总线 --> CPU

指令和数据是完全分开的。

1.3 计算机系统

计算机系统=硬件系统+软件系统

1.3.1 硬件和软件的关系

对于程序设计人员来说,硬件和软件在逻辑上是等价的。

固件是指那些存储在能永久保存信息的器件(如ROM)中的程序,是具有软件功能的硬件

1.3.2 系列机和软件兼容

系列机是指一个厂家生产的,具有相同的系统结构,但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。

系列机应在指令系统、数据格式、字符编码、中断系统、控制方式、输入/输出操作方式等方面保持统一,从而保证软件的兼容性

不要求向下、向前兼容,保证向后兼容,力争向上兼容。(上下指的是机器档次,前后指的是时间)

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1.3.3 计算机系统的多层次结构

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1.3.4 实际机器和虚拟机器

虚拟计算机是指这个计算机只对该级的观察者存在。对某一层次的观察者来说,他只能是通过该层次的语言来了解和使用计算机,至于下层是如何工作和实现的就不必关心了。简而言之,虚拟计算机是指以软件或以软件为主实现的机器。

1.4 计算机的工作过程和主要性能指标

Last modification:February 26th, 2019 at 10:31 pm
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