《操作系统基础》笔记：概述
Posted 晚风Sensei
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了《操作系统基础》笔记：概述相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
计算机组成和计算机体系结构
计算机体系结构是指那些能够被程序员所见的计算机系统的属性。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。
计算机五大部件
运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算中间结果暂存；
存储器用来存放数据和程序；
控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行及处理运算结果；
输入设备，如键盘、鼠标；
输出设备，如显示器、打印机；
运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，两者往往继承在同一芯片上，合起来称为中央处理器（Central Processing Unit,CPU）。输入和输出设备合称为I/O设备(Input/Output Equipment)。CPU和主存储器合称为主机，I/O设备又称为外部设备。
CPU的核心部件是算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）。I/O设备也受CU控制。
主存储器
主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等。存储体由许多存储单元构成。存储单元包含若干个存储元件（存储基元、存储元）每个存储元件能寄存一位二进制代码。
一个存储单元可以寄存一串二进制代码（存储字），其位数称为存储字长。数据和指令都存放在存储体内各自所占用的存储单元内
主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位的写入和读出（地址存取方式）。
为了实现按地址访问的方式，主存中还必须配置两个寄存器MAR（Memory Address Register)和MDR（Memory Data Register)。MAR是存储器地址寄存器，用来存放欲访问存储单元的地址，位数对应存储单元的个数。MDR是存储器数据寄存器，用来存放从存储单元取出或欲存入存储单元的代码，位数与存储字长相等。
想要完整地完成存取操作，CPU还得给主存加以各种控制信号。随着硬件技术的发展，主存都制成大规模集成电路的芯片，而将MAR和MDR集成在CPU芯片中。
运算器
运算器最少包括3个寄存器（或通用寄存器组）和一个算数逻辑单元（ALU）。这3个寄存器包括ACC（Accumulator）累加器、MQ（Multiplier-Quotient Register）乘商寄存器、X操作数寄存器。
控制器
控制器是计算机的神经中枢。具体而言，他首先要命令存储器读出一条指令（取指过程）。接着对这条指令进行分析，指出该指令要完成什么操作，并按寻址特征指明操作数地址（分析过程）。最后根据操作数地址以及指令的操作码完成某种操作（执行过程）。
控制器由程序计数器（Program Counter，PC）、指令寄存器（Instruction Register，IR）以及控制单元（CU）组成。
- PC 用来存放当前欲执行指令的地址，它与主存MAR有一条直接通路，且具有自动加1的功能（自动形成下一条指令的地址）。
- IR 用来存放当前指令，IR的内容来自主存的MDR。IR中的操作码送至CU控制单元，用来分析指令。其地址码送至主存MAR用来读出主存中对应地址的数据
- CU 用来分析当前指令需要完成的操作，并发出各种微操作命令序列。
通过上述描述，基本可以有对于计算机执行指令的初步理解。
I/O设备
I/O子系统包括各种I/O设备及相应的接口。
每一种I/O设备由接口与主机联系，它接受控制单元CU发出的各种控制命令，并完成响应的操作。
计算机硬件的主要技术指标
（一）机器字长
机器字长是指粗能一次处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。字节越长，数的表示范围越大，精度也越高。机器字长也会影响机器的运算速度。
机器字长对硬件的造价也有较大影响。机器字长的确定不能单从精度和数的表示范围来考虑。
（二）存储容量
存储器的容量包括主存容量和辅存容量。主存容量是指主存中存放的二进制代码的总位数（存储单元个数*存储字长，可以通过MAR和MDR的位数计算得到）。辅存容量通常用字节数表示。
（三）运算速度
计算机的运算速度与许多因素有关，如机器的主频、执行什么样的操作、主存本身的速度等。
现在的机器运算速度普遍采用单位时间内执行的指令平均条数来衡量，并用MIPS（Million Instruction Per Second，百万条指令每秒）作为单位，也可以用CPI（Cycle Per Instruction）即执行一条指令所需的时钟周期来衡量。.
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