软考（中级软件评测师）第一章--基础知识整理之计算机体系结构（根据官方设计师教程第四版）

1.2 计算机体系结构

1.2.1 计算机体系结构发展

1. 计算机系统结构概述

 

 

 

1. 计算机体系结构分类

单处理系统、并行处理系统、多处理系统、分布式处理系统

1. 指令系统

1）指令体系结构分类

   按暂存机制分类，根据在CPU内部存储操作数的区别，将指令集体系分为三类：堆栈、累加器和寄存器组

2）CISC和RISC

（1）CISC（复杂指令集计算机）：基本思想是进一步增强原有至零点功能，用更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬化，导致机器的指令系统越来越庞大、复杂。事实上，目前使用的绝大多数计算机都属于CISC类型。

（2）RISC（精简指令集计算机）：基本思想是通过减少指令总数和简化指令功能降低硬件设计的复杂度，使指令能单周期执行，并通过优化编译提高指令的执行速度，采用硬布线控制逻辑优化编译程序。在20世纪70年代末开始兴起，导致机器的指令系统进一步精炼而简单。

1.2.2 存储系统

1. 存储器的层次结构

 

1. 存储器分类

1）按所在位置

      （1）内存（主存）：设在主机内或主机板上。相对于外存，其特点是容量小、速度快

      （2）外存（辅存）：磁盘、磁带、光盘等，用来存放当前不参加运行的大量信息，而在需要时调入内存

2）按构成材料

（1）磁存储器：如磁芯、磁泡、磁膜、磁鼓、磁带、磁盘等

（2）半导体存储器：根据所用元件又可分为双极型和MOS型；根据数据是否需要刷新又可分为静态和动态两类

（3）光存储器：利用光学方法读/写数据的存储器，如光盘

3）按工作方式

（1）读/写存储器。既能读取数据也能存入数据

（2）只读存储器。工作过程中只能读取的存储器，根据数据写入的方式，分为：

1. 固定只读存储器（ROM）：厂家生产时就写好数据，内容只能读出不能写入。一般用于存放系统程序BIOS和用于微程序控制
2. 可编程的只读存储器（PROM）：内容可由用户一次性写入，写入后不能再修改
3. 可擦除可编程的只读存储器（EPROM）：内容既可读出也可由用户写入，写入后还可修改。改写的方法时写入之前先用紫外线照射15-20分钟以擦去所有信息，然后再用特殊的电子设备写入信息
4. 电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）：与EPROM相似，EEPROM中的内容即可读出，也可改写，只是这种存储器是用电擦除的方法进行数据的改写
5. 闪速存储器（Flash Memory）：闪存的特性介于EPROM和EEPROM之间，类似于EEPROM，也可使用电信号进行信息的擦除操作。整块闪存可以在数秒内删除，速度远快于EPROM

4）按访问方式分类

按地址访问的存储器和按内容访问的存储器

5）按寻址方式分类

随机存储器、顺序存储器和直接存储器

1. 相联存储器

 

1. 高速缓存

用来存放当前最活跃的程序和数据，其特点是：容量一般在几千字到几兆字节之间；速度一般比主存快5~10倍，由快速半导体存储器构成；其内容是主存局部域副本，对程序员来说是透明的

1）高速缓存组成

 

1.2.3 输入输出技术

1. 微型计算机中最常用的内存与接口的编址方法
2. 直接程序控制
3. I/O中断方式
4. DMA直接存储器存取方式
5. 输入/输出处理机（IOP）

1.2.4 总线结构

1. 定义与分类

广义的讲，任何连接两个以上电子元器件的导线都可称为总线通常分为三类

（1）内部总线

（2）系统总线

（3）外部总线