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计算机组成与系统结构Day01:冯诺依曼系统结构,PC机的结构,计算机层次结构和计算机分类

作者:互联网

目录

0x00 冯诺依曼体系结构

0x01 PC机的结构

0x02计算机的层次结构和计算机分类


0x00 冯诺依曼体系结构

计算机组成与体系结构必须要自己超前学,原因有两点:1这个门课非常重要,2.每年只有百分50的人跟着学能及格。也就说态度不端正,不努力,不超前学,跟着学很难及格。与其期末的时候突击,不如开学突击。要想开发百万级别的软件,这门课必须学好。因为你对底层比较清楚,你对上层的东西就会有一个融会贯通,一说你就理解了。如果学不好这门课程,以后想要更深入的学其他技术,路是走不通的。想要打通之后的路,就得学好这门课。要成为大牛,不能畏难,不能给自己找借口这门课对你将来的影响比高数还重要,那么就需要拿出比高数更大的努力来学这门课,来研究这门课。

讲完课之后,12个小时内做作业效果是最好的。最好课堂练习可以节约时间,提高效率。

冯诺依曼体系结构:

中央处理器(运算器和控制器)、存储器、IO(输入设备、输出设备)

白色:数据流  黄色:指令流  红色:控制流

运算器就是做两种运算:算数运算和逻辑运算(与或非)

控制器:控制计算机的各个器件如何协作,通过高低电平控制门电路的开与闭。按照时序安排各个器件工作

运算器和控制器组成cpu

存储器:指内存,不包括U盘,磁盘(既是输入设备也是输出设备),冯诺依曼那个时代还没有寄存器,如果要归类,寄存器可以算作存储器,但是寄存器的物理位置在CPU。

磁盘,网卡:既是输入设备也是输出设备

冯诺依曼体系结构的动态解释:

运算器在运算的时候可能出现一些特殊情况,例如出现溢出或者除法分母为0,这时运算器就需要将情况告诉控制器,终止操作。所以运算器和控制器间有数据流动。(数据流)

存储器中有指令和数据,而指令要执行需要调入到控制器(指令流),让控制器去解析,控制器解析后产生控制信号(控制流),告诉各个设备如何协同按照指令工作。

因为数据流和指令流都是二进制信息,只能靠上下文区分。所以统称为数据流。

冯诺依曼体系结构的特点:(和之前计算机相比较的特点)

1.数据和指令都是二进制信息,因为在之前有一些计算机是十进制的。二进制是最好的数据表示形式,因为0和1能和高低电平匹配。即使是图片和视屏这些数据也是二进制存储。

2.存储程序、程序控制:即要想让计算机做某件事情需要写一段程序,将程序存储在计算机上,然后让程序去控制计算机。

因为在之前,计算机是通过成千上百个开关来控制的,不是程序控制的。

之前的计算机不是同样的,不同的计算机有不同的专用用途,例如:算三角函数的不能算弹道的,算弹道的不能算三角函数

存储程序,程序控制 让计算机变成了一种通用的机器。

 

 

作业:

课本上的1.5和1.6题,写在A4纸上。

答:由五部分组成,运算器,存储器,控制器,输入设备,输出设备

运算器进行数据的运算,存储存储数据和指令,控制器控制各个器件协调工作,输入设备用于数据和指令输入,输出设备用于数据和指令的输出;

0x01 PC机的结构

AB(Adress Bus)地址总线

DB(Data Bus)数据总线

CD(Controlle Bus)控制总线

ALU:运算器

北桥是一个快速的总线,南桥是一个慢速的总线

CPU和内存以及高档显卡都会连接到北桥,IO,磁盘连接到南桥上。

CPU比内存更快,CPU很快计算了数据,又需要很慢的从内存读取数据,所以在CPU和内存之间加入了高速缓存(cache)

内存和磁盘之间有一个虚拟内存机制。

0x02计算机的层次结构和计算机分类

汇编语句和机器语言是一一对应的,高级语言和机器语言不是一一对应的。

机器语言能很好的对应成高低电平,给硬件体系结构(是对硬件逻辑电路的封装)。

硬件逻辑电路(数电,模电)

Fylnn分类法:按流分类

DS数据流 IS指令流

控制单元CU 运算单元PU 存储单元MM,将IO忽视

首先从MM将指令调入到CU,CU解析指令然后产生控制流,控制PU 做什么样的运算,PU需要从MM中读写数据来进行运算。

  1. 单指令流单数据流的计算机
  2. 单指令流多数据流的计算机
  3. 多指令流多数据流的计算机

作业:课后1.6题

叙述冯诺依曼体系结构的计算机如何工作的。

答:冯诺依曼体系的结构的计算机由五部分组成,输入设备,控制器,运算器,存储器,输出设备。首先输入设备从外界读入数据,然后将数据和指令加载到存储器中,存储器将数据和指令传给运算器,运算器将指令传给控制器进行解析,控制器解析后产生控制流,操控各个组件按照指令运行,运算器在运算过程,可能产生中间数据需要对内存进行读写操作,运算结束后与运算器将结果传给输出设备。

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标签:PC机,控制器,计算机,依曼,系统结构,指令,冯诺,运算器
来源: https://blog.csdn.net/weixin_43415644/article/details/104352632