系统架构设计师计算机组成与体系结构 ① ( 计算机组成 | CPU | 存储器 | 总线 | IO 外设 | CPU 组成 | 运算器 | 控制器 )

Posted 2023-03-03 韩曙亮

文章目录

• 一、计算机组成与体系结构
• 二、计算机组成结构
• 三、CPU 组成
• • 1、运算器
  • 2、控制器

一、计算机组成与体系结构

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计算机组成与体系结构 对应 大学的 计算机组成原理 课程 , 主要分为 :

• 计算机组成
• 体系结构划分

两大知识板块 ;

在架构师考试时 , 平均分值是 3 分 ;

计算机组成与体系结构 需要掌握的知识点 :

• 计算机结构
• 存储系统 ( 重点 ) : 存储体系划分 , 内存 , 外存 ( 磁盘 ) , Cache 缓存 ;
• 数据传输控制方式
• 总线
• 计算机指令集体系划分 : CISC 复杂指令集 与 RISC 精简指令集 ;
• 流水线 : 流水线计算 ;
• 校验码 : 循环冗余 CRC 校验码 ;
• 嵌入式

二、计算机组成结构

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计算机组成结构 :

• 主机 :
  • CPU 处理器
    • 运算器
    • 控制器
  • 存储器 :
    • 内存 : 主存储器
    • 外存 : 辅助存储器 , 又叫 硬盘 / 磁盘 ;
  • 总线 : 连接 外设 , 内外存储器 , CPU 处理器 ;
    • 数据总线
    • 控制总线
    • 地址总线
• 外设 : I / O 设备 ;
  • 输入设备 : 鼠标 , 键盘 , 麦克风 ;
  • 输出设备 : 显示器 , 音箱 ;

三、CPU 组成

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CPU 组成 :

• 运算器 : 主要进行 运算操作 ;
• 控制器 : 主要进行 指令代码运行控制操作 , 如控制代码运行 , 控制线程运行 ;

1、运算器

运算器 : 主要进行运算操作 ;

• 算术逻辑单元 ALU : 负责进行 算术运算 和 逻辑运算 ; 如 : 加法操作 ;
• 累加寄存器 AC : 通用寄存器 , 辅助 ALU 进行运算 , 暂时保存数据 ;
  • 如 : 计算 1 + 2 + 3 , 先计算 1 + 2 的值得到 临时结果 3 , 暂时存储到 AC 中 , 然后计算 3 + 3 最终得到 6 ;
• 数据缓存寄存器 DR : 将 CPU 数据写出到内存时 , 暂时在该寄存器中存储数据 ;
  • 计算出的数据 最终要写出到内存中 , 借助 DR 可以实现 CPU 与 内存的数据交互 ;
• 状态条件寄存器 PSW : 存储 状态标志 与 控制标志 ;
  • 记录标志位示例 : 为 0 , 借位 , 溢出 等 ;

2、控制器

控制器 : 主要进行 指令代码运行控制操作 , 如控制代码运行 , 控制线程运行 ;

• 程序计数器 PC : PC 中存储 下一条 要执行的 指令 的 地址 ;
• 指令寄存器 IR : 存储 将要执行的指令 ;
  • 读取 PC 计数器中的 地址 对应的指令 , 将指令存储到该 IR 寄存器中 ;
• 指令译码器 ID : 解析 IR 中的 指令字段 ;
• 时序部件 : 提供脉冲时序控制信号 ;

程序计数器 PC 是常见的考点 ; 了解 CPU 子部件 分类 及 功能 即可 ;