计算机的组成部分可以分为三大类:中央处理单元(CPU),主存储器,输入/输出子系统。
中央处理单元:算术逻辑单元(ALU),控制单元,寄存器组。
算术逻辑单元:对数据进行逻辑(与,或,非,异或),移位(逻辑移位和算术移位)和算术运算。
寄存器:用来存放临时数据的高速独立的存储单元。(数据寄存器,指令寄存器,程序计数器)
控制单元:控制各个子系统的操作。
主存储器:他是存储单元的集合,每一个存储单元都有唯一的标识,称为地址。数据以称为字的位组的形式在内存中传入和传出。字可以是8位,16位,32位,如果字是8位,一般称为1字节。
地址空间:存储器中每个字都需要有相应的标志符。(B=字节)
存储器类型:RAM和ROM
存储器的结构:主存(最慢,便宜) - 高速缓冲存储器 - 寄存器(最快,昂贵)
高速缓冲存储器:常被置于CPU和主存之间。在任何时间都含有主存中一部分内容的副本。
当CPU要存取主存中的一个字的时候,将按以下的步骤进行:(8-2规则)
1.CPU首先检查高速缓冲存储器。
2.如果要存取的字存在,CPU就将它复制,如果不存在,CPU将从主存中复制一份。该数据块将覆盖高速缓冲存储器的内容。
3.CPU存取高速缓冲存储器并复制该字。
输入/输出子系统:非存储设备和存储设备。
非存储设备:键盘,监视器,打印机
存储设备:磁盘(需了解),磁带,光存储设备,,,,
子系统的互联
CPU和存储器的连接
CPU和存储器之间通常由称为总线的三组线路连接在一起,分别为数据总线,地址总线,控制总线。
数据总线:每一根上每次传送1位的数据。线的数量取决于计算机的字的大小。例如,计算机中的字是32位(4字节),那么需要有32根线的数据总线,以便同一时刻可以传送32位的字。
地址总线:允许访问存储器中的某个字,地址总线的线数取决于存储空间的大小。如果存储容量为2n个字,那么地址总线一次需要传送n位的地址数据。因此,他需要n根总线。
控制总线:负责在中央处理器和内存之间传送信息。例如,必须有一个代码从CPU发往内存,用于指定进行的是读操作还是写操作,控制总线的线数取决于计算机所需要的控制命令的总数。如果有2n条控制命令,那么控制总i谢娜就需要由n根,因为n位可以定义2n个不同的操作。
I/O 设备的连接
输入/输出设备都不能够直接与连接CPU和内存的总线相连。因为输入/输出设备的本质与CPU和内存的本质不同,输入/输出设备都是机电,磁性或光学设备,而CPU和内存是电子设备。与CPU和内存相比,输入/输出设备的操作速度要慢很多。因此必须要有中介来处理这种差异,输入/输出设备是通过一种被称为输入/输出控制器或接口的器件连接到总线上的。每一个输入/输出设备都有一个特定的控制器。