1 计算机系统组成及体系结构
- 计算机系统硬件组成
- 内存系统Memory System
(1)主存(Main Memory)
|——RAM&ROM
|——实际地址空间(real address space)
|————或称作物理地址空间,按字节编址Bytes
|————RAM&ROM
|————保留用于设备或以后它用
(2)高速缓存Cache Memories
|——因内存寻址访问效率和局部性原理而引入
|——由硬件管理,对软件不可见 - 高速缓存Cache Memories
(1)关联存储器及置换(淘汰)算法
- 输入输出系统的组织方式
基于中断方式的支持。 - 计算机系统体系结构
2 用户指令集体系结构
- 用户指令集体系结构User ISA
(1)寄存器架构
|——通用寄存器、特定类型寄存器(如浮点数)
|——专用寄存器(PC、链接/栈指针/条件码/循环计数寄存器)
(2)内存架构
|——逻辑/虚拟地址空间
|————线性编址:e.g. 0x0000 0000 ↔0x8000 0000↔0xFFFF FFFF
|————分段编址 e.g. 0#~15#分段基址↔段寄存器
(3)用户指令(运算型)
|——内存存取指令、分支跳转指令
|——整数算术、逻辑及移位指令
|——浮点指令 - 内存管理模型实地址模型
- 内存管理模型平坦模型/分段模型
3 系统指令集体系结构及陷入机制
- 特权级别与环结构
(1)用户模式、特权/超级/系统模式
- 系统指令集体系结构System ISA
(1)系统寄存器架构
|——系统时钟寄存器、陷入与中断寄存器
|——陷入与中断屏蔽寄存器、页/段表指针寄存器
(2)处理器资源管理支持
|——系统调用/返回指令、中断定时器及设置机制
(3)内存资源管理支持
|——虚拟地址空间到物理地址空间的映射(页表&TLB)
(4)I/O资源管理支持
|——I/O设备寻址与I/O指令
(5)陷入与中断
|——陷入
|————指令执行时因异常情况(如运算溢出、缺页、违规内存访问、非法操作码等)产生的控制迁移副效应
|————陷入流程(异常→设置陷入寄存器→查看陷入屏蔽寄存器裁决→终止“陷入”指令并置处理器准确状态→保存程序计数及各寄存器值→处理器置特权模式并交操作系统控制权→操作系统保存未被硬件保存的“陷入”进程的关键状态信息,经分析转特定异常陷入处理例程,待完成返回后恢复现场和转原“陷入”进程“异常”指令处继续执行)
|————另“系统调用”式陷入(访管指令int 21H/int 0x80)
|——中断
|————由于相对当前执行进程的外部事件(如I/O操作、定时)引起,与特定指令执行无关。