存储程序式计算机

冯·诺伊曼式计算机

“关于EDVAC的报告草案”

组成:控制器(协调工作)、运算器(算数&逻辑运算)、存储器(存储操作信息和中间结果)、输入设备、输出设备——他们由总线相连

工作过程:

  • 控制器指挥下,从存储器上取出指令
  • 分析指令,得到计算命令待操作的数
  • 存储器上取出待计算的数放入运算器
  • 运算器计算结果
  • 输出到存储器
  • 输出到存储器输出设备

和实体的对应:

  • CPU=运算器+控制器+存储器中的高速缓存
  • 内存条=存储器中的内存
  • 磁盘=存储器中的外存

存储器

存储空间单位:

  • 8b(bit)=1B(Byte)
  • 1KB=1024Byte
  • MB,GB,TB,PB……

存储器的种类:

  • 寄存器:CPU内部,存放待操作数和结果,一次读取0.x纳秒,¥¥¥¥
  • 高速缓存CACHE:CPU内部内高缓,主板上外高缓,分为多级,作为数据缓冲区,一次读区纳秒内,¥¥¥
  • 内存:存放CPU中的运算数据,存放与硬盘等外部存储器交换的数据,¥¥
  • 外存:¥

CPU读取数据时:就近原则,尽可能减少慢的读写操作

局部性原理:时间局部性,空间局部性➡️多级缓存机制加快CPU处理速度

存储器的原理:

存储器的类型:

  • RAM(Random Access Memory)

    • SRAM(Static RAM)

    • DRAM(Dynamic RAM)存取效率⬆️内存用它

      • EDO DRAM(Extended Data Out DRAM)

      • SDRAM(Synchronous DRAM)

      • DDR(Double Data Rate SDRAM)

  • ROM(Read Only Memory)

    • ROM(掩膜ROM)
    • PROM(Programmable ROM)
    • EPROM(Erasable PROM)
    • EEPROM(Electrically EPROM)
    • Flash EPROM U盘

命令的执行

指令集:

  • CPU只能执行指令集里面有的指令
  • 是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合
  • 在CPU设计时就定义好的
  • 例:Intel X86指令集,ARM指令集……

指令:

  • 最终表现为二进制码
  • 其长度随CPU类型不同而不同
  • 包含指令码(动作)和操作数(对象)

程序的执行

程序代码➡️(编译)➡️汇编代码➡️(转换)➡️机器码 把机器码交给CPU运行~

总结

  • 一句程序有可能转换为多句指令
  • 在控制器的协调下连续、依次执行相应的指令
  • 程序执行过程在内存中完成
  • 程序执行过程中,在内存中不同区域存放代码和数据

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