冯·诺依曼的体系结构

存储程序式计算机也叫冯·诺依曼计算机

1.组成:分为五个部分,他们之间以总线相连
冯·诺依曼的体系结构
通过执行一个简单的指令举例:
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举例:存储器中一条命令,假设这条命令执行这样一条动作, ADD 123 321 ADD表示要做的事情(相加),后面是参数相加动作的两个数。
(1) 通过命令记录员找到当前执行到的命令,并将命令提取出来放到命令控制器暂存处
(2) 接着将控制器中的命令解释其对名利进行解释,并讲解使其结果出俺是给控制信号产生相应的控制信号
(3) 在控制器的控制下,将两个数在从存储器中提取出来,分别放到运算器的两个数据缓存区中
(4) 接着控制器产生一个控制信号告诉电路做着两个数的加法,相加得到运算结果

总结:控制器从储存器取出一条命令,然后对命令进行解析,按照命令的要去把相应的参与运算的数据取出,放到运算器中,运算器计算获得结果,最后输出到输出设备上执行。

2存储器的结构和特点

  • 2.1衡量存储空间大小的单位

    在计算机中能存储的最小的数是1或0, 我们将存储一个1或0的控件称为位(Bit),通常为了使用和程序编写,将8个微成为一个字节(BYTE)

  • 2.2存储器的种类
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  • 2.3存储设备:
    寄存器
    (1) 处于CPU内部和算术逻辑单元直接相连,算数逻辑单元直接对寄存器进行读写操作
    (2) 一次寻出数据话费0.X纳秒的书剑,非常接近算术逻辑单元的计算速度
    (3) 很昂贵,容量很小
    高速缓存 Cache:
    (1) 通常由静态随机存储器(SRAM)制成,比寄存器还便宜
    (2) 高速缓存分为内部高速缓存和外部高速缓存
    (3)通常可以分为1级到3级,不同级的工作频率不同
    (4) 不需要刷新电路技能保存内部存储的数据
    内存:
    (1) 通常有动态随机存储器制成
    (2) 程序普通执行时的程序指令和很多用到的数据都放在内存中
    (3) 临时存放,断电丢失
    外存:
    (1) 最常用的就是磁盘和闪存
    (2) 数据段点都打不丢失
    (3) 现在常用的外存由磁盘和固态硬盘
    (4) 容量大,速度慢
    显存:
    (1) 全称是显示储存器
    (2) 专门存储要显示的图像数据
    (3) 一般喝内存一样,由DRAM构成
    举例+说明:
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    其中:240pin表示有240个引脚,类型是DDR3,工作频率1600M

    通过一级缓存,二级缓存,三级缓存微CPU提供数据的供应链,CPU可以看成是工厂,缓存可以看成是仓库,仓库提供给工程数据,在这种数据供应机下,CPU先从最近的缓存开始找,如果找到了直接访问数据,如果没找到,就会到更远缓存寻找,如果在更远的缓存里面找到了数据,就会将整改数据快加载到离最近的地方,从而是的个对这个数据块的访问都可以在更高的缓存中进行用过这些措施,尽量减少可能的“慢”的读写操作.
    磁盘的原理和磁带一样,都是拥有一层波波的磁性材料来存储信息,每一个bit‘的不同磁场方向就分别代表了0和1,用磁头的电流就可以改变磁场的方向,从而改变从存储信息,闪存的电荷漏电速度很慢,可与看成易总掉电也能用的存储设备,常用闪存是U潘和固态硬盘
3.程序运行的基本原理:
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要执行指令:红色为指令码,黑色为操作符
指令包含两个部分,一部分指令码,一部分操作符,这里的操作符是一个地址00011110,在这个地址放了数据01001011,该指令要完成的事情是对数据惊醒加1的操作。
详细执行过程:
(1) 程序计数器PC将自己领的地址发送给地址寄存器AR
(2) 地址寄存器到相应的村新出单元中降至零取出放入寄存器
(3) 指令寄存器降至零交给指令译码器ID进行译码,经过风让你洗这条之ing的操作数是一个地址
(4) 控制器降至零中的地址传回地址寄存器AR
(5) 在控制器的协调下,到相应的存储器中去除数据,将其送到运算器的缓冲器中
(6) 缓冲寄存器将数据送到算数逻辑单元ALU
(7) 操作控制器发送一个加一操作的信号给算数逻辑单ALU
(8) ALU完成运算,并将运算结果防护类假期中
主要步骤:按照地址去指令,按照地址区数据,发送运算信号,完成运算
程序的运行:
机器只能执行二进制码
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执行如下三行代码
a=4;
b=3;
c=a+b;
程序的执行过程:
(1) 对于某个程序而言,在内存中挥开屁两个区域,一个是代码去,一个是数据区,手下程序计数器指向待执行的第一条程序
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(2) 执行mov a,4 将数据区响应区域给变量赋值为4,然后程序计数器执行下一条语句,mov b,3
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(3) 执行mov b,3,将数据区中变量b相应的位置赋值3,然后程序计数器指向下一条语句
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(4) 执行mov eax,a,控制器先去访问数据区中a的值,将之去除送到累加器中,然乎程序计数器指向下一条语句

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(5)执行add eax,b,即将累加器中值与b的只想加,控制器紫暗区出数据区中b的值3,送到运算器缓冲寄存器,然后通过ALU完成相加的运算,结果存放在累加器中,然后程序技术区逐项下一条语句
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(6) 执行mov c,eax,含义是将累加器的值传递给变量c中,程序执行完毕
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小结:
程序必须要经过编译才能转换成CPU所能接受的指令
一句程序有可能转换为多句指令
程序执行过程是在内存中完成的
程序在执行过程中,在内存中的不同区域,存放代码和相关数据。