計算機(jī)基礎(chǔ)知識 - 1.計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指根據(jù)屬性和功能不同而劃分的計算機(jī)理論組成部分及計算機(jī)基本工作原理、理論的總稱。其中計算機(jī)理論組成部分并不單與某一個實際硬件相掛鉤,如存儲部分就包括寄存器、內(nèi)存、硬盤等。

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是程序員所看到的計算機(jī)的屬性,即計算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)和功能特征,包括其各個硬部件和軟部件之間的相互關(guān)系。對計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計者,計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指研究計算機(jī)的基本設(shè)計思想和由此產(chǎn)生的邏輯結(jié)構(gòu);對程序設(shè)計者是指對系統(tǒng)的功能描述(如指令集、編制方式等)

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)指軟、硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),有兩方面的含義:
一是從程序設(shè)計者的角度所見的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),它是研究計算機(jī)體系的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性,關(guān)系到軟件設(shè)計的特性;
二是從硬件設(shè)計者的角度所見的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),實際上是計算機(jī)體系的組成或?qū)崿F(xiàn)(參見[計算機(jī)組織]),主要著眼于性能價格比的合理性。

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)主要研究軟件、硬件功能分配和對軟件、硬件界面的確定。

馮·諾依曼提出的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu),奠定了現(xiàn)代計算機(jī)的結(jié)構(gòu)理念。
計算機(jī)由 控制器(控制程序執(zhí)行)、運(yùn)算器(完成數(shù)據(jù)加工處理)、存儲器(記憶程序和數(shù)據(jù))、輸入設(shè)備(輸入數(shù)據(jù)和程序)、輸出設(shè)備五部分組成(輸出處理結(jié)果)。

運(yùn)算器:運(yùn)算器的處理對象是數(shù)據(jù)。
控制器:由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產(chǎn)生器和操作控制器組成,它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”,即完成協(xié)調(diào)和指揮整個計算機(jī)系統(tǒng)的操作。
存儲器:內(nèi)存儲器用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序,但僅用于暫時存放程序和數(shù)據(jù),關(guān)閉電源或斷電,數(shù)據(jù)就會丟失。硬盤等外存儲器能夠長久存儲數(shù)據(jù)。
輸入設(shè)備:用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序輸入到計算機(jī)中。
輸出設(shè)備:用于數(shù)據(jù)的輸出。它把各種計算結(jié)果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表示出來。常見的有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語音輸出系統(tǒng)、磁記錄設(shè)備等。

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)8種屬性:

1.機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)表示:硬件能直接辨識和操作的數(shù)據(jù)類型和格式

2.尋址方式:最小可尋址單位、尋址方式的種類、地址運(yùn)算

3.寄存器組織:操作寄存器、變址寄存器、控制寄存器及專用寄存器的定義、數(shù)量和使用規(guī)則

4.指令系統(tǒng):機(jī)器指令的操作類型、格式、指令間排序和控制機(jī)構(gòu)

5.存儲系統(tǒng):最小編址單位、編址方式、主存容量、最大可編址空間

6.中斷機(jī)構(gòu):中斷類型、中斷級別,以及中斷響應(yīng)方式等

7.輸入輸出結(jié)構(gòu):輸入輸出的連接方式、處理機(jī)/存儲器與輸入輸出設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換方式、數(shù)據(jù)交換過程的控制

8.信息保護(hù):信息保護(hù)方式、硬件信息保護(hù)機(jī)制。


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