计算机系统基础

Posted 2021-03-10 gsy2012

计算机组成

计算机系统->
硬件系统->主机-外部设备

软件系统->
系统软件(操作系统，语言处理系统，网络通讯管理系统)
/应用软件

CPU功能
1/程序控制功能，通过执行指令来控制程序的执行顺序
2/操作控制。
3/时间控制。
4/数据处理。

运算器，也成为算术逻辑单位ALU
Arithmeticand Logic Unit
主要功能是在控制器的控制下完成各种算数运算和逻辑运算。

运算器
组成包含如下
1算术逻辑单元ALU：数据的算术运算和逻辑运算。
2累加寄存器AC：通用寄存器，为ALU提供一个工作区，用来暂存数据
（可以用于传送和暂存数据，也可以参与算术逻辑运算，并保存结果）
3数据缓冲寄存器DR：写内存时，暂存指令或数据（data register）
4状态条件寄存器PSW：存状态标志与控制标志。
（用于存放状态与控制标识，如终端标志，溢出标志）

控制器。是分析和执行指令的部件，也是统一指挥并控制计算机各部件协调工作的中心部件，所依据的是机器指令，控制器的组成包含：
1程序计算器PC procedure calculator（用于存放下一条指令，所在的单元的地址，当执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，将程序计算器PC中的内容送到地址总线上，此过程叫做取指令;PC中的地址或自动加1或由转移指针，给出下一条指令的地址，此后经过分析指令，执行指令，完成第一条指令的执行，后根据PC取出第二条指令的地址，如簇循环）
2指令寄存器IR （instruct register）（用来存放从内存中读取的指令）
3指令译码器ID （instruct）（）
4地址寄存器AR （address register）
5时序部件：提供时序控制信号。

 

计算机系统结构分类
输入设备-》
存储器-》运算器
存储器-》控制器
存储器-》输出设备

计算机系统结构的分类
Flynn分类
定义如下
1指令流：机器执行的指令序列
2数据流：指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包含输出数据。
单指令流单数据流SISD，传统顺序执行的单处理器计算机
单指令流多数据流SIMD，并行处理器
多指令流单数据流,MISD，这类系统实际很少见到。
多指令流多数据流,MIMD,指能实现作业，任务，智力哦那个等全面并行的多机流

指令系统
复杂指令系统CISC的特点
1指令数量众多，打开指令100-250条
2指令使用频率相差悬殊，简单指令，站总指令20%，频率80%，复杂指令很少使用。
3支持很多种寻址方式，支持的寻址方式通常5-20种，
4变长的指令，指令长度不固定，变成的指令增加指令译码电路的复杂性。
5指令可以多主存单元的数据直接进行处理。但速度慢
6以微程序控制为主，CISC的指令复杂， 难以用影布线逻辑（组合逻辑）电路实现，采用微程序控制。

RISC精简指令系统的特点
1指令数量少
2指令寻址方式少
3指令长度固定
4以硬件布线逻辑控制为主
5单周期指令执行，流水线技术。
6优化的编译器，有效的支持高级语言
7CPU中的通用寄存器数量多，减少访存次数。