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计算机系统构成及硬件 | 基础补充知识

计算机系统构成及硬件 | 基础补充知识

作者: Gakki0725 | 来源:发表于2023-10-25 21:18 被阅读0次
    作者:Gakki

    存储器分类

    • 按存储器所处的位置可分为:内存、外存。
    • 按存储器构成材料:磁存储器(磁带)、半导体存储器、光存储器(光盘)。
    • 按存储器的工作方式:可读可写存储器(RAM)、只读存储器(ROM 只能读,PROM可写入一次,EPROM 和 EEPOM 既可以读也可以写,只是修改方式不同,闪存 Flash Memory)
    • 按存储器访问方式:按地址访问、按内容访问(相联存储器)。
    • 按寻址方式:随机存储器(访问任意存储单元所用时间相同)、顺序存储器(只能按顺序访问,如磁带)、直接存储器(二者结合,如磁盘,对于磁道的寻址是随机的,在一个磁道内则是顺序的)。

    计算机总线可分为?

    • 计算机总线可分为数据总线、地址总线和控制总线,它们也统称为系统总线。

      • 数据总线:传送数据信息,CPU 一次传输的数据与数据总线带宽相等。
      • 控制总线:传输控制信号和时序信号,如:读/写,片选,中断相应信号等。
      • 地址总线:传送地址,它决定了系统的寻址空间。
    • 注:容易混淆:总线结构:用于构成计算机各组成部分(cpu、内存和接口等)的连接。

    • 总线结构分为:系统总线、内部总线、外部总线。

    • 其中,系统总线分为

      • 数据总线:并行数据传输位数。负责整个系统的数据流量的大小,如果数据总线的宽度为 32 ,则字长为 32 。
      • 地址总线:系统可管理的内存空间的大小。地址总线宽度决定了CPU 可以访问的物理地址空间,即 CPU 能够使用多大容量的内存。若地址线的宽度为 32 位,最多可以直接访问 2^32 (4GB) 的物理空间。
      • 控制总线:传送控制命令。

    定点数与浮点数。

    • 定点数:表示数据时小数点的位置固定不变。小数点的位置通常有两种约定方式:定点整数(纯整数,小数点在最低有效数值位之后)和定点小数(纯小数,小数点在最高有效数值位之前)。不利于同时表达特别大的数或者特别小的数。

    • 浮点数:表示形式:N =F * 2^E。其中 E 称为阶码,F 称为尾数。阶码通常为带符号的纯整数,尾数为带符号的纯小数。

    • 当小数点的位置改变时,阶码也相应改变,因此可以用多种浮点形式表示同一个数。

    • 浮点数所表示的数值范围主要由阶码决定,所表示数值的精度则由尾数决定。

    • 在总位数相同的情况下,浮点表示法可以表示更大的数。

    CPU 寄存器

    • 寄存器组是CPU中的一个重要组成部分,它是CPU内部的临时存储空间。寄存器既可以用来存放数据和地址,也可以存放控制信息或CPU工作时的状态。在CPU中增加寄存器的数量,可以使CPU把执行程序时所需的数据尽可能地放在寄存器中,从而减少访问内存的次数,提高其运行速度。但是,寄存器的数目也不能太多,除了增加成本外,寄存器地址编码增加还会增加指令的长度。

    • CPU中的寄存器通常分为存放数据的寄存器、存放地址的寄存器、存放控制信息的寄存器、存放状态信息的寄存器和其他寄存器等类型。

    • 程序计数器是存放指令地址的寄存器,其作用是:当程序顺序执行时,每取出一条指令,程序计数器(PC) 内容自动增加一个值,指向下一条要取的指令。当程序出现转移时,则将转移地址送入 PC ,然后由 PC 指向新的指令地址。

    • **指令寄存器(IR) **用于存放正在执行的指令,指令从内存取出后送入指令寄存器。其操作码部分经指令译码器送微操作信号发生器,其地址码部分指明参加运算的操作数的地址形成方式。在指令执行过程中,指令寄存器中的内容保持不变。

    • **状态字寄存器(PSW) **用于保存指令执行完成后产生的条件码,例如运算是否有溢出,结果为正还是为负,是否有进位等。此外,PSW 还保存中断和系统工作状态等信息。

    • 通用寄存器组 是 CPU 中的一组工作寄存器,运算时用于暂存操作数或地址。在程序中使用通用寄存器可以减少访问内存的次数,提高运算速度。

    • 在汇编语言程序中,程序员可以直接访问通用寄存器以存取数据,可以访问状态字寄存器以获取有关数据处理结果的相关信息,可以通过相对程序计数器进行寻址,但是不能访问指令寄存器(IR)、存储器数据寄存器(MDR)和存储器地址寄存器(MAR)

    • 指令寄存器是 CPU 中的关键寄存器,其内容为正在执行的指令,显然其位数取决于指令字长。

    • 字节、KB、MB、GB 之间的换算关系。
    换算关系

    总线。

    • 总线是一组能为多个部件分时共享的信息传送线,用来连接多个部件并为之提供信息交换通路,通过总线复用方式可以减少总线中信号线的数量,以较少的信号线传输更多的信息。

    常用的I/O接口编址方法?

    • 有两种:一是与内存单元统一编址,二是单独编址。
    • 与内存单元统一编址方式下,是将 I/O 接口中有关的寄存器或存储部件看作存储器单元,与主存中的存储单元统一编址。这样,内存地址和接口地址统一在一个公共的地址空间里,对 I/O 接口的访问就如同对主存单元的访问一样,可以用访问内存单元的指令访问 I/O 接口。
    • I/O 接口单独编址是指通过设置单独的 I/O 地址空间,为接口中的有关寄存器或存储部件分配地址码,需要设置专门的 I/O 指令进行访问。这种编址方式的优点是不占用主存的地址空间,访问主存的指令和访问接口的指令不同,在程序中容易使用和辨认。

    CPU 对主存的访问方式属于?

    • 主存主要由 DRAM (动态随机访问存储器)构成,其内部寻址方式是随机存取,也就是 CPU 给出需要访问的存储单元地址后,存储器中的地址译码部件可以直接选中要访问的存储单元。

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