第一章 计算机组成与体系结构
系统构建于硬件与操作系统之上,对计算机底层原理有一定认识后,我们可以对安全与性能有更好的了解、认识,方便优化。
1.1 计算机系统组成
计算机系统是一个硬件和软件的综合体,可看做是按功能划分的多级层次结构。
1.1.1 计算机硬件的组成
硬件通常指能看得见、摸得着的设备实体。
原始的冯-诺依曼 计算机在结构上以运算器为中心,现在转向以存储器为中心了。
(1)控制器的组成:
1>.程序计数器PC(program counter)
详细解释摘自百度
程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。
当执行一条指令时,首先需要根据PC中存放的指令地址,将指令由内存取到
指令寄存器中,此过程称为“取指令”。与此同时,PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令,执行指令。完成第一条指令的执行,而后根据PC取出第二条指令的地址,如此循环,执行每一条指令。
程序计数器是计算机
处理器中的
寄存器,它包含当前正在执行的指令的地址(位置)。当每个
指令被获取,程序计数器的存储地址加一。在每个指令被获取之后,程序计数器指向顺序中的下一个指令。当计算机重启或复位时,程序计数器通常恢复到
[1] 零。
2>.指令寄存器IR (Instruction Register):存储即将执行的指令
3>.指令译码器ID (Instruction Decoder) :对指令中的操作码字段进行分析解释
操作码表示要执行的操作性质,即执行什么操作,或做什么;
地址码是操作码执行时的操作对象的地址。
计算机执行一条指定的指令时,必须首先分析这条指令的操作码是什么,以决定操作的性质和方法,
然后才能控制计算机其他各部件协同完成指令表达的功能。这个分析工作由译码器来完成。
4>.时序部件:提供时序控制信号
(2)运算器,运算器也称为算术逻辑单元(ArithmeticandLogicUnit ,ALU), 主要功能时在控制器的控制下完成各种算术运算和逻辑运算。
运算器组成包含:
1>.算术逻辑单元ALU:数据的算术运算和逻辑运算
2>.累加寄存器AC (accumulator ):通用寄存器,为ALU提供一个工作区,用于暂存数据
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