计算机体系结构

Posted 2020-08-31

计算机体系结构：

运算器：arithmetic unit，计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器由
算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算
单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作
，以及移位、求补等操作。计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。
运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运
算器中。

控制器：数据缓冲：由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高，故在控制器中必须设置一缓冲器。在输出时，用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据，然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给I/O设备；在输入时，缓冲器则用于暂存从I/O设备送来的数据，待接收到一批数据后，再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。
差错控制：设备控制器还兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误，通常是将差错检测码置位，并向CPU报告，于是CPU将本次传送来的数据作废，并重新进行一次传送。这样便可保证数据输入的正确性。
数据交换：这是指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者，是通过数据总线，由CPU并行地把数据写入控制器，或从控制器中并行地读出数据；对于后者，是设备将数据输入到控制器，或从控制器传送给设备。为此，在控制器中须设置数据寄存器。
状态说明：标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供CPU了解。例如，仅当
该设备处于发送就绪状态时，CPU才能启动控制器从设备中读出数据。为此，在控制
器中应设置一状态寄存器，用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄
存器的内容读入后，便可了解该设备的状态。
接收和识别命令：CPU可以向控制器发送多种不同的命令，设备控制器应能接收并识
别这些命令。为此，在控制器中应具有相应的控制寄存器，用来存放接收的命令和参
数，并对所接收的命令进行译码。例如，磁盘控制器可以接收CPU发来的Read、
Write、Format等15条不同的命令，而且有些命令还带有参数；相应地，在磁盘控制
器中有多个寄存器和命令译码器等。
地址识别：就像内存中的每一个单元都有一个地址一样，系统中的每一个设备也都有
一个地址，而设备控制器又必须能够识别它所控制的每个设备的地址。此外，为使
CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据，这些寄存器都应具有唯一的地址。

存储器，内存，编址：存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器（简称内存），辅助存储器又称外存储器（简称外存）。外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是由机械部件带动，速度与CPU相比就显得慢的多。内存指的就是主板上的存储部件，是CPU直接与之沟通，并用其存储数据的部件，存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，它的物理实质就是一组或多组具备数据输入输出和数
据存储功能的集成电路，内存只用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的程序和数
据就会丢失。存储器是由一个个存储单元构成的，为了对存储器进行有效的管理，就需要对各个存储单元编上号，即给每个但愿赋予一个地址码，这叫编址。经编址后，存储器在逻辑上便形成一个线性地址空间。 寻址：存取数据时，必须先给出地址码，再由硬件电路译码找到数据所在地址，这叫寻址。

输出设备：用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。
也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。
输出设备：显示器，音响，打印机，投影仪，绘图机等等。

输入设备：键盘，鼠标，摄像头,扫描仪,光笔,手写输入板,游戏杆,语音麦克风等等。

 

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