学习笔记1-计算机组成原理

1.学习笔记1-计算机组成原理
- 2.组成底层原理
- - 3.1布尔逻辑和逻辑门
  - - 布尔代数true和false
  - 3.2二进制（如何存储和表示数字）
  - 3.3算术逻辑单元ALU（计算处理数据）
  - - 算术单元（负责计算机数字操作）
    - - 半加器（1+1）
      - 全加器（1+1+1）
    - 逻辑单元（负责执行逻辑操作）
  - 3.4寄存器和内存（存储数据）
  - - 内存
    - 锁存器（存储一位bit）
    - （锁存器的改进）门锁
    - 寄存器
    - 多路复用器（行和列转化为地址）
  - 3.5CPU（中央处理器）
  - - CPU的组件
    - - 两个寄存器
    - CPU运行的阶段（时钟管理三个阶段的节奏）
    - - 取指令阶段
      - 解码阶段
      - 执行阶段

1.学习笔记1-计算机组成原理

2.组成底层原理

3.1布尔逻辑和逻辑门

门：因为它能控制电流的路径
用晶体管实现逻辑门
逻辑门可以判断布尔语句

布尔代数true和false

晶体管：只是电控制的开关，有三根线：两根电极和一根控制线。（控制线通电时，电流就可以从一个电极流到另一个电极）
控制线当做input、底部的电极当做输出output

布尔值：true、false（可代表电路的开、关）
操作可以用晶体管实现：
NOT：电极线接地就没有电流通过

AND：同真则真，一假则假

OR：并联

XOR：异或操作

3.2二进制（如何存储和表示数字）

计算机如何存储和表示数字
用两种状态进行表示信息
二进制中，一个1或者0叫做一位（bit）
大部分的计算机操作都是基于8位8位这样处理的：

二进制存储浮点数：

表示文字（26个英文字母）：

3.3算术逻辑单元ALU（计算处理数据）

ALU有两个单元：一个算术单元、一个逻辑单元

算术单元（负责计算机数字操作）

加减法：用逻辑门进行实现
乘除法：只是更多的逻辑门进行实现

半加器（1+1）

全加器（1+1+1）

逻辑单元（负责执行逻辑操作）

负责一些AND、OR、NOT操作，他也能做一些简单的数值测试：（比如一个数字是不是负数等）

3.4寄存器和内存（存储数据）

之前说的电路都是单向的，输入和输出，但输出也可以当做新的输入。
寄存器：就是一组这样的门锁的锁存器
寄存器会存储一个数字，这个数字代表有多少位，叫做位宽例如8位，16位，32位等

内存

锁存器（存储一位bit）

锁存器：锁定了一个值，它能存储一位的信息
放数据：写入；拿出数据：读取

（锁存器的改进）门锁

改进不用两根线：只需要一根启动线：启用时允许写入，没启用时就锁定。

寄存器

但这样用的线多，改进就是用矩阵的方法
有相应的行和列的线来启动某个锁存器

其中具体某一个锁存器

多路复用器（行和列转化为地址）

3.5CPU（中央处理器）

处理器负责执行程序，程序是由一个个操作（即指令：指示cpu做哪些操作）组成的。
如果是加减操作，cpu会让ALU操作；内存指令，cpu会和内存通信，然后读写值。

CPU的组件

四个寄存器、两个单独寄存器、ALU模块，控制单元、时钟、缓存RAM；
寄存器：临时存数据和操作数据

两个寄存器

1.一个寄存器追踪程序运行到哪里了，称为：指令地址寄存器，存储当前指令的内存地址
2.另一个寄存器存当前指令，叫做指令寄存器

CPU运行的阶段（时钟管理三个阶段的节奏）

修改时钟速度：就是超频，让cpu的三个阶段的节奏更快

取指令阶段

解码阶段

放在指令寄存器的指令，需要弄清楚是什么指令才能执行

为了让指令更多，两种方法：
1.将指令的位数增加，从8位变成16位等
2.可变指令长度

执行阶段

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