计算机系统的硬件组成

在《深入理解计算机系统》中,第一章主要讲的就是hello程序代码如何在计算机中执行,肯定离不开计算机的硬件支持,这里写下计算机系统中的硬件组成,主要就是下面四个大的方面。

1、总线
贯穿整个系统的是一组电子管道,称作总线,它携带信息字节并负责在各个部件间传递。通常总线被设计成传送定长的字节块,也就是字(word)。字中的字节数(即字长)是一个基本的系统参数,各个系统都不尽相同。现在的大多数机器字长要么是是4个字节(32位),要么是8个字节(64位)。
2、I/O设备
I/O(输入/输出)设备是系统与外部世界的联系通道。我们的示例系统中包括四个I/O设备:作为用户输入的键盘和鼠标,作为用户输出的显示器,以及用于长期存储数据和程序的磁盘驱动器(简单来说就是磁盘)。最开始,可执行的程序hello就存放在磁盘上。
每个I/O设备都通过一个控制器或适配器与I/O总线相连。控制器和适配器之间的区别主要在于它们的封装方式。控制器是I/O设备本身或者系统的主印制电路板(通常称作主板)上的芯片组。而适配器则是一块插在主板插槽上的卡槽。无论如何,它们的功能都是在I/O总线和I/O设备之间传递信息。
3、主存
主存是一个临时存储设备,在处理器临时执行程序时,用来存放程序和程序处理的数据。从物理来说,主存是由一组动态的随机存取存储器(DRAM)西片组成的。从逻辑上来说,存储器是一个线性的字节数组,每个字节都有其唯一的地址(数组索引),这些地址是从零开始的。一般来说,组成程序的每条机器指令都由不同数量的字节构成。
4、处理器
中央处理单元(CPU),简称处理器。是解释(或执行)存储在主存中的指令的引擎。处理器的核心是一个大小为一个字的存储设备(或寄存器),称为程序计数器(PC)。在任何时刻,PC都是指向主存中的某条机器语言指令(即含有该条指令的地址)。
从系统通电开始,直到系统断电,处理器一直在不断地执行程序计数器指向的指令,再更新程序计数器,使其指向下一条指令。处理器看上去是按照一个非常简单的指令执行模型来操作的,这个模型是由指令集架构决定的。在这个模型中,指令按照严格的顺序执行,而执行一条指令包括执行一系列的步骤。处理器从程序计数器指向的内存处读取指令,解释指令中的位,执行该指令的简单操作,然后更新PC,使其指向下一条指令,而这条指令并不一定是和内存中刚刚执行的指令相邻。
这样的简单操作并不多,他们围绕着主存、寄存器文件和算术/逻辑单元(ALU)进行。寄存器文件是一个小的存储设备,由一些单个字节的寄存器组成,每个寄存器都有唯一的名字。ALU计算新的数据和地址值。下面是一些简单操作的例子。CPU在指令的要求下可能会执行这些操作。
(1)加载:从主存复制一个字节或者一个字到寄存器,以覆盖寄存器原来的内容。
(2)存储:从寄存器复制一个字节或者一个字到主存的某个位置,以覆盖这个位置上原来的内容。
(3)操作:把两个寄存器的内容复制到ALU,ALU对这两个字做算术运算,并将结果存放到一个寄存器中,以覆盖该寄存器中原来的内容。
(4)跳转:从指令本身中抽取一个字,并将这个字复制到程序计数器(PC)中,以覆盖PC中原来的值。

时间: 2024-10-11 04:27:41

计算机系统的硬件组成的相关文章

计算机系统与硬件简介

计算机系统与硬件组成简介 内存与硬盘 存储网络 Linux简介 计算机的硬件组成 我们当今的计算机,都称之为经典的冯·诺依曼体系架构,由五大部件构成: 运算器.控制器.存储器.输入设备.输出设备,运算器与控制器亦即中央处理器,我们俗称的CPU,储存器就是我们的内存了,常见的输入设备有键盘.鼠标.显示器等,常见的输出设备有显示器.打印机等,你没看错,显示器既是输入设备,也是输出设备. 内存 何谓内存,从逻辑上讲,内存就是一段可寻址空间:从材料上讲,内存就是由半导体器件制成的具有高速集成电路:进而我

全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试【软件评测师】-考试内容总结(一)计算机系统构成及硬件基础知识

全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试 软件评测师--考试内容总结       By林雨辰2014.11.08 1.计算机系统构成及硬件基础知识 1.1计算机系统的构成 1.1.1设计电子数字计算机的一些基本思想 设计电子数字计算机的一些基本思想: (1)由运算器.控制器.存储器.输入设备.输出设备5大基本部件组成计算机,并规定了这5部分的基本功能. (2)采用二进制形式表示数据和指令 (3)将程序和数据事先存放在存储器中,使计算机在高速工作中能够自动高速的从存储器中取指令并执行,这就是存

计算机系统漫游

计算机系统由硬件系统和软件系统组成,它们共同协作来完成执行程序的任务.作为20世纪(世界上第一台计算机ENIAC与1946年诞生于美国的宾夕法尼亚大学)最伟大的发明之一,计算机系统可以说是人类迄今为止创造的最复杂最精密的工具.今天,借助计算机界的圣经教材<深入理解计算机系统>,我来带领大家探索一下计算机系统的秘密. 1 信息就是位 + 上下文 计算机是信息学科的产物,其主要左右就是帮助人们处理各种各样的信息.而信息本身是一个比较抽象的概念,从百度百科给出的定义中我们可以知道,信息是用来传输和处

操作系统与计算机系统

1.计算机系统的软硬件-"层次分明" ------------------------------------------------------------------------------------ 用户 应用软件(航空订票.财物系统.科学计算等)   支撑软件(编译程序.汇编程序.语言处理程序.窗口系统.数据库.实用程序等)   操作系统   计算机硬件 -------------------------------------------------------------

Linux设备驱动与整个硬件系统的关系

1. 设备的分类及特点 计算机系统的硬件主要由CPU.存储器和外设组成. 随着IC(Integrated circuit)制作工艺的发展,目前芯片的集成度越来越高,往往在CPU内部集成了存储器和外设适配器. 驱动针对的对象是存储器和外设(包括CPU内部集成的存储器和外设),而不是针对CPU核. 1.1 设备分类及特点 Linux将存储器和外设分为3个基本类: 字符设备:指那些必须以串行顺序依次进行访问的设备. 不经过系统的快速缓存. 块设备  :可以用任意顺序进行访问,一块为单位进行操作. 经过

《深入理解计算机系统》速读提问

一.计算机系统漫游 本章通过运行一个hello程序为例,概述了计算机操作系统的运行过程,讲述了组成计算机系统的硬件和系统软件,讲到了处理器处理一个程序的过程. 这一章中出现了一个我首次听说到的词汇Amdahl定律,该定律的主要思想是,当我们对系统的某个部分加速时,其对整体性能的影响取决于该部分的重要性和加速程度.也就是说要加速整个系统,必须提升系统中大部分的速度. 问题:这个提速是指的硬件性能上的提升,还是操作系统算法上的优化,或是两个都能影响,谁起到的影响作用更大呢? 二.信息的表示和处理 本

计算机系统基础(一):程序的表示、转换与链接(第一周小测验)

1.以下有关冯.诺依曼结构思想的叙述中,错误的是( ). A.程序由指令构成,计算机能自动执行程序中一 条一条指令 B.计算机由运算器.存储器.控制器和I/O设备组成 C.指令和数据都放在存储器中,两者在形式上有差别 D.计算机内部以二进制形式表示指令和数据 2.以下有关指令以及指令执行过程的叙述中,错误的是( ). A.指令由操作码和操作数或操作数的地址码构成 B.将要执行的下条指令的地址总是在程序计数器PC中 C.指令中指定的操作数只能是存放在存储器中的数据 D.CPU中的控制器对指令操作码

计算机系统基础(一):程序的表示、转换和链接---第一周

1.以下有关冯.诺依曼结构思想的叙述中,错误的是(  ). A.程序由指令构成,计算机能自动执行程序中一条一条指令 B.计算机内部以二进制形式表示指令和数据 C.计算机由运算器.存储器.控制器和I/O设备组成 D.指令和数据都放在存储器中,两者在形式上有差别 2.以下有关指令以及指令执行过程的叙述中,错误的是(   ). A.指令中指定的操作数只能是存放在存储器中的数据 B.将要执行的下条指令的地址总是在程序计数器PC中 C.指令由操作码和操作数或操作数的地址码构成 D.CPU中的控制器对指令操

初识操作系统和linux

初识操作系统和linux 1.计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成:是一种能接收和存储信息,并按照存储在其内部的程序对海量数据进行自动.高速地处理,然后把处理结果输出的现代化智能电子设备. 2.世界上第一台计算机是1946年诞生在美国宾州大学. 3.冯·诺依曼体系结构:1946年数学家冯·诺依曼于提出计算机硬件系统由运算器.控制器.存储器.输入设备.输出设备.摩根定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍.现在计算机技术进本很难遵