目录
一、计算机组成原理
1.计算机的组成
输入设备:
输出设备:
存储器:
运算器:
控制器:
2.总线
总线
DMA总线
二、多级存储
1.三级存储结构
Cache
主存储器
辅助存储器
2.地址空间
三、CPU工作原理概述
冯·诺依曼结构讲计算机由五部分组成:输入设备、输出设备、存储器、控制器、运算器。
输入设备:
就是将其它量转换为电信号送给CPU(键盘、鼠标、麦克风)
输出设备:
将电信号转换为其他量(显示器、音箱)
存储器:
将数据存起来的硬件设备,程序事实上也是数据(硬盘、内存、缓存)
运算器:
运算器由算术逻辑单(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。与Control Unit共同组成了CPU的核心部分。
运算器是计算机中处理数据的功能部件。对数据处理主要包括数据的算术运算和逻辑数据的逻辑操作。因此,实现对数据的算术与逻辑运算是运算器的核心功能。
运算器_百度百科
控制器:
CPU的核心,控制程序的运行(与运算器一起构成了CPU)
总线
总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束, 按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中,各个部件之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。
总线_百度百科
DMA总线
与使用CPU的外设直接访问存储器方式。
DMA(直接存储器访问)_百度百科
Cache
速度最快、价格最贵、容量最小、断电数据丢失、cpu可直接访问
存储当前正在执行的程序中的活跃部分,以便快速地向CPU提供指令和数据
也就是缓存价格最高速度最快容量最小,一般是静态SRAM,读写速度接近CPU
主存储器
速度、价格、容量介于Cache与辅存之间、断电数据丢失、cpu可直接访问
存储当前正在执行的程序和数据
主存储器是按地址存放信息的,存取速度一般与地址无关。32位(比特)的地址最大能表达
4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够,但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已
显得不够,从而对64位结构提出需求。
辅助存储器
速度最慢、价格最低、容量最大、断电数据不丢失、cpu不可直接访问
存储暂时不运行的程序和数据,需要时再传送到主存
硬盘、软盘、磁盘、光盘、U盘都是。
CPU的寻址范围由地址总线的宽度决定,32位操作系统就是2^32位地址空间也就是4G,所以即便安了一个16G的内存条它依旧是4G。
地址空间_百度百科
讲的有点墨迹,是国外做的:
【科普】CPU的工作原理_哔哩哔哩_bilibili
这个讲得很有意思但是有些浅:
CPU 工作原理(附详细图解)_Ombré_mi的博客-CSDN博客_cpu工作原理
CPU中的运算器是一个十分复杂的电路他有很多的功能,+,-,*,/等等,这些运算被存在内存的某一地址中,当执行到这块地址时CPU经过一些调度让运算器开始运算。
每执行一条指令PC计数器会自动加一指向下一个地址空间,这些运算也不一定都占相同的空间,和变量一样,有的一个字节,有的两个,有的四个。
简单的了解一些,后面继续深入学习,这个和单片机的执行还是很相似的。
ARM-CPU工作原理,基于ARM的SOC讲解_luoganttcc的博客-CSDN博客_arm cpu
今天的文章 计算机硬件基础(计算机硬件基础和计算机组成原理一样吗)分享到此就结束了,感谢您的阅读。
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