（一）计算机基本组成

一、计算机5大组成
运算器：运算
控制器：控制运算器到哪取数据
存储器（内存）：存储数据。编址存储设备：平面编址
输入设备
输出设备
简单来说：运算器从存储器取数据，进行运算，然后将结果放到存储器中
CPU的核心组件：运算器、控制器、寄存器。
有寄存器的原因：比如在加法计算中，是按位运算的，所以若32位就需要32根线，若还有被加数，则线的数目越多，此时就想一根线可以做多种工作，所以就有了线路复用。用控制位来作为是加数还是被加数，此时就有一个问题，它必须得有记忆，否则加数传到运算器后，再传被加数，原有的就没有了，所以就有了寄存器，来暂存数据。

加电自检（Power-OnSelf-Test）：是计算机BIOS的一个功能，在引导后会运行，针对计算机硬件如CPU 、主板、存储器等进行检查，结果会显示在固件可以控制的输出接口，像显示屏、LED、打印机等设备上。
**轮询Poll：**CPU定时发出询问，依序询问每一个周边设备是否需要其服务，有即服务，服务结束后再询问下一个周边，接着不断周而复始。（比如：每隔1ms就询问一次键盘，是否有按下）。这种方式不会错过任何事件，但是若用户开机后一直没有按键盘，则会浪费资源。
中断（interrupt）：是计算机运行过程中，出现某些意外情况需要主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。（比如：当用户敲击键盘时的电信号，会发到CPU，由此引发中断）外围设备就是通过中断与CPU进行交互的。
如何知道中断是谁引起的？
需要控制芯片，叫可编程中断控制器，有多个针脚。它一头与CPU相连，一头与设备相连，从而知道是谁引起的中断，进而处理。
北桥：用来处理高速信号，通常处理CPU 、RAM、AGP端口或PCI Express和南桥芯片之间的通信。
南桥：其数据处理量不算大（比如用户敲击键盘），通过一定的方式与北桥相连。
一级缓存、二级缓存出现的原因： CPU处理速度快，向存储器请求数据，但是存储器输出数据比较慢，根据短板原理，进行折中，CPU的速度匹配上存储器速度，导致CPU的效率不能完全发挥。此时，可以利用缓存，速度快，但是缓存是非常昂贵的，所以存储量很小。若想缓存有用，就基于一种原理：程序局部性原理。
程序局部性原理：时间局部性：刚刚访问的数据还可能访问。空间局部性：访问数据附近的数据很可能访问。则可以先放入缓存中。
程序移植性：在一种计算机上的软件转置到其他计算机上的能力。
机器语言：与计算机硬件直接工作的语言，二进制。汇编语言—>编译器
高级语言：—>汇编语言—>机器语言。
不同公司的硬件很可能不同，若想让高级语言在不同平台上运行，就需要在高级语言与硬件间有个接口（API），只要符合这个接口，就可以与不同的硬件打交道。不同硬件：用汇编写成的不同的能实现相同功能的程序。
API:application program interface 应用编程接口
**硬件架构：**CPU芯片的不同系列。比如ARM（产品：安卓、ios）、x86、
①早期，先编写好程序，然后转换为二进制代码，进行计算，此时的问题是运算很快，输入输出很慢；
②后来，出现磁带，将编的程序放到磁带上，出现的问题是磁带是顺序存储，此时其中一台计算机写程序放入磁带、另一台计算机进行计算，此时叫做脱机批处理系统。（计算机一次完整的处理过程叫做作业job，早期是单作业，一个磁带只能处理一个作业，后来，为了快速处理多个作业，减少磁带拆卸次数，出现批处理将多个作业，用分隔符将不同的作业区分开。）此时，每次执行还是单作业，因为内存只有一个，内存被一个作业全部占有，因为CPU处理速度很快，当处理完一个作业后，就得等待慢速的io将作业传入CPU，CPU性能浪费；
③多任务系统：作业完成需要CPU 、Memory。此时引入进程。将CPU分片，每个任务执行一段时间。内存引入分段，，每次执行一段。不同主机的内存是不同的，比如512M、4G内存，此时引入虚拟地址空间（并不等于虚拟内存）。此时，就有一个问题，谁控制进程执行分片时间，而不是让他一直执行呢？就是操作系统，操作系统负责进程的调度。
比如32位：最多使用4G物理内存，因为2^32 ，这是由于总线宽度决定的。
所以操作系统，不完成具体的工作，是协调各种设备运行的通用软件。
有了操作系统后，所有程序调用底层硬件，都要经过操作系统，系统调用system call。将底层调用做成更高级的，叫做库。比如用c语言开发系统，需要用到求平方根的函数，此时直接用现成的函数（方法在库中）直接调用即可，没必要自己写如何求平方根，使开发更简单。
库的好处：能够重复使用，避免了相同功能多次重写的麻烦。库不能直接执行，只能被调用（理解：就是上述的求平方根函数，自己不能执行，程序调用才能执行）。所以，还有个库调用（Libraray call）
存在两种调用：system call 和library call
所以现在的结构就是软件–>库—>操作系统（Kernel）—>硬件。比如word，为什么双击就能打开，程序运行还需要个shell（外壳），即人机交互接口。
操作系统包含许多功能等，可以用Kernel比较好。Kernel（操作系统核心）：负责管理硬件资源，将硬件资源虚拟成其他样子，提供给上层运行的应用程序。
所以现在能解决：在Linux上的能运行的程序，在Windows上可以运行吗？
若库调用和系统调用相同，则能够运行，否则不能运行。
在操作启动后，软件程序不一定运行，只是具备了运行条件。在操作系统启动后，就启动的程序，叫做服务。比如操作系统为了完整的运行能力等方面，称为后台服务。还有就是根据用户自定义，来自动启动。比如，用户在word中，按了键盘中Ctrl+C，根据之前知识，是先给CPU（它并不知道此敲击是什么意思）、然后交给kernel（CPU通知内核进行处理），kernel是操作系统的核心，操作系统负责程序的调度等，它知道是哪个进程。
存储器：BIOS、kernel space、其他程序共享部分。此时有个问题–碎片。
shell：图形界面shell（GUI）、（CLI)
内核功能：进程管理、内存管理、文件管理、网络管理、硬件驱动、安全机制

（一）计算机基本组成相关推荐

计算机如何表示色彩？
我们都知道,颜色或色彩是通过眼.脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应. 而其中人眼对红.绿.蓝这3种光的敏感度最高. 由于任何光都可以用红.绿.蓝这3种光按不同的比例混合而成(三原色原理),我 ...
RISC-V与DSA计算机架构
RISC-V与DSA计算机架构相信所有和计算机体系结构打过交道的朋友们都看过David Patterson与John Hennessy的煌煌巨作,<计算机体系架构:量化研究方法>.两位在 ...
计算机组成原理-第二章数据表示与运算
计算机组成原理-第二章数据表示与运算一.数据的表示 1.数值型数据的表示(重点难点) 1.1数值型数据的表示--进位制 1.2数值型数据表示-码制 1.3数值型数据的表示--定点数 1.4数值型数 ...
计算机组成原理-第一章
计算机组成原理第一章概述一.计算机系统概述 1. 定义 2.分类 3.计算机系统的抽象层次二.计算机系统的组成 1.计算机系统的硬件组成 1.1冯.诺依曼计算机(重点) 1.2现代计算机结构 1. ...
sh计算机,计算机教程：shellII（sh）.pdf
下载第10章 shell II (sh) Bourne shell (s h ).C shell (c s h )以及Korn shell (k s h )是命令解释程序及高级编程语言. 作为命令解 ...
中国矿业大学计算机学院机房,2020年中国矿业大学计算机学院初试自命题科目考试大纲-数据结构...
一. 考试目的与要求目的:通过本科目的考试,考察计算机专业人员对<数据结构>课程内容的理解和掌握程度以及相关算法编写能力. 要求:掌握各种基本概念和术语,掌握算法描述和分析的方法.重点是 ...
2016计算机二级java_2016计算机二级JAVA练习题及答案
2016计算机二级JAVA练习题及答案 21.下列选项中,不能输出100个整数的.是( ). A.for(int i=0;i<100;i++) System.out.println(i); B. ...
window 10 桌面显示计算机的操作
点击设置--个性化设置--主题--桌面图标设置--勾选即可 (这个个性化设置可以点击window右键点击可以,这个看自己的习惯.win7的计算机在win10叫此电脑) 下面放一些图片
Knowledge Point 20180305 数据在计算机中的表示
计算机发明的初衷就是用于帮助我们加工和处理数据,虽然时至今天计算机看起来无所不能,但它根本上还是在做数据的加工和处理,数据的机器层次表示将直接影响到计算机的结构和性能. 在计算机中,采用数字化方式来表 ...
计算机多媒体运用的ppt课件,《计算机多媒体》PPT课件.ppt
第八章多媒体应用 1 一多媒体及多媒体技术1 多媒体指文字图形图像声音等物理媒体它可以根据用户的需求在各种媒体之间同时同步的建立关系也可以按照用户的需求交互的对各种媒体进行处理 2 多媒 ...

（一）计算机基本组成

（一）计算机基本组成相关推荐

最新文章

热门文章