計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)概述(編輯修改稿)
2025-05-27 12:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 19 ? CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu) ? 寄存器組、算術(shù)邏輯運(yùn)算部件、程序控制部件、中斷處理部件 CPU的組成及程序控制原理 程序控制 中斷處理 ALU 算術(shù)邏輯運(yùn)算 CPU內(nèi)部總線 寄存器組 20 ? 工作主頻：內(nèi)頻時(shí)鐘頻率， ~ ? 運(yùn)算字長(zhǎng) ： CPU一次能夠處理的二進(jìn)制位數(shù)，32bit/64bit ? 運(yùn)算速度：每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)， 1000MIPS（ Million Instructions Per Second）決定 CPU性能的主要因素包括： ? 指令集：指令系統(tǒng)的處理能力（復(fù)雜指令，精簡(jiǎn)指令）等。 CPU主要性能指標(biāo) 在實(shí)際選購(gòu) CPU時(shí)，則主要從 CPU的制造商、 CPU型號(hào)、主頻、高速緩存的容量等幾個(gè)方面考慮。 計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng) 指令 是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的 最小單位 。 所有的指令的 集合 稱為計(jì)算機(jī)的 指令系統(tǒng) 。 程序 是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語(yǔ)言 編寫(xiě)的 一組指令序列 。 機(jī)器指令格式 操作碼 一操作數(shù)地址 機(jī)器執(zhí)行什么操作 執(zhí)行對(duì)象（具體數(shù)、存放位置） 二操作數(shù)地址 結(jié)果地址 下一指令地址 程序的自動(dòng)執(zhí)行 程序的執(zhí)行過(guò)程： 首先要將程序裝入內(nèi)存，程序第一條指令的地址置入程序計(jì)數(shù)器。 （ 1）取指令。 （ 2）分析指令。 （ 3）執(zhí)行指令。 （ 4）修改程序計(jì)數(shù)器，使它指向下一條地址。 （ 5）重復(fù)以上步驟，直至程序結(jié)束。 PC +1 23 主機(jī)箱內(nèi)的主要部件 ——存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要用于存放計(jì)算機(jī)指令以及所要處理的數(shù)據(jù)。 衡量存儲(chǔ)設(shè)備的性能指標(biāo)主要有兩個(gè)： 存儲(chǔ)容量、存取速度 24 存儲(chǔ)容量 —— 存儲(chǔ)設(shè)備能夠存放的二進(jìn)制位。 存儲(chǔ)容量的量化單位 ? 位（ bit）：計(jì)算存儲(chǔ)的基本單位，表示 0/1的基本單位 ? 字節(jié)（ Byte）： 8個(gè) bit為 1字節(jié) ? 千字節(jié)（ KB）：存儲(chǔ)容量一般使用 2的整數(shù)冪次，所以 1KB表示的是 210 = 1024個(gè)字節(jié)。 ? 兆字節(jié)（ MB， Mega Byte）：百萬(wàn)字節(jié)， 220字節(jié) ? 千兆（吉）字節(jié)（ GB， Giga Byte）：十億字節(jié)，230字節(jié) ? 兆兆字節(jié)（太）（ TB， Tera Byte）：萬(wàn)億字節(jié)，240字節(jié) 現(xiàn)在的存儲(chǔ)需求已經(jīng)達(dá)到了 PB級(jí)： 1PB＝1000TB。 2022/5/28 25 主機(jī)箱內(nèi)的主要部件 ——存儲(chǔ)器 不同級(jí)別的存儲(chǔ)設(shè)備 由于 CPU處理速度非?？?，而從存儲(chǔ)器中獲取數(shù)據(jù)的速度往往跟不上其步調(diào)。因此，在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有不同訪問(wèn)速度的存儲(chǔ)設(shè)備，以配合 CPU處理數(shù)據(jù)的需要。 26 與信息存儲(chǔ)有關(guān)的部件 寄存器 高速緩存 主存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器 主存儲(chǔ)器里存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，而在外圍存儲(chǔ)器（外存，包括硬磁盤(pán)、軟磁盤(pán)、光盤(pán)、和磁帶等）則存放著更大量的備用信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件都存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)器中。 27 存儲(chǔ)器硬件的金字塔結(jié)構(gòu) 寄存器 高速緩存 主存儲(chǔ)器 軟磁盤(pán) 硬盤(pán) 其它外存設(shè)備 速度越來(lái)越快 容量越來(lái)越大 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 易失性存儲(chǔ)設(shè)備 永久性存儲(chǔ)設(shè)備 28 內(nèi)存 ? 主存儲(chǔ)器（內(nèi)存） 是用大規(guī)模集成電路的
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