计算机基础

一、计算机基础 Apr.11

1. 计算机分类

1.1 硬件：主机（CPU、存储、I/O）、外部设备

> CPU的功能

• 程序控制

• 操作控制

• 时间控制

• 数据处理(最根本)

> CPU 分类

• 运算器

  • 算数逻辑单元(ALU — Arithmetical and Logic Unit)：运算和逻辑

  • 累加寄存器 AC：为 ALU 工作区，暂存数据

  • 数据缓冲寄存器 DR：写内存时，暂存指令或数据

  • 状态条件寄存器 PSW：存状态标志、控制标志

• 控制器

  • 程序计算器 PC：存储下一条指令地址

  • 指令寄存器 IR：存储即将执行的指令

  • 指令译码器 ID: 对指令中操作码字段进行分析解释

  • 地址寄存器 AR：保存当前 CPU 访问的内存单元地址

  • 时序部件：提供时序控制信号

    计算机系统结构分类

1.2 软件：系统软件、应用软件

指令流：机器执行的指令序列

• 单指令流单数据流(SISD)

• 单指令流多数据流(SIMD)

• 多指令流单数据流(MISD) — 实际很少

• 多指令流多数据流(MIMD)

> 复杂指令系统 CISC特点

(1) 数量多

(2) 使用频率：简单占比20%，频率却占80%

(3) 支持多种寻址

(4) 变长的指令

(5) 对主存单元数据直接处理

(6) 以微程序控制为主

> 精简指令系统 RISC 特点

(1) 质量数量少

(2) 寻址方式少

(3) 指令长度固定

(4) 硬件逻辑控制

(5) 单周期指令执行，流水线技术

(6) 优化的编译器

(7) CPU 寄存器数量多

数据流：指令调用的数据序列