從軟硬件角度劃分計算機(jī)

從物理構(gòu)成角度理解計算機(jī)(9層)

第1層：Physics（物理層）

第2層：Devices（器件層）

第3層：Analog Circuits（模擬電路層）

第4層：Digital Circuits（數(shù)字電路層）

第5層：Logic（邏輯層）

第6層：Micro-architecture（微結(jié)構(gòu)層）

第7層：Architecture（體系結(jié)構(gòu))：將邏輯組件組合在一起以實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)中定義的指令。

第8層：Operating Systems（操作系統(tǒng)）

第9層：Application Software（應(yīng)用軟件）

計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代計算機(jī)硬件框圖

馮諾依曼體系機(jī)構(gòu)六大特點?

馮諾依曼結(jié)構(gòu)：計算機(jī)時存儲機(jī)構(gòu)計算機(jī)，數(shù)字與程序都是以二進(jìn)制的方式存儲在計算機(jī)中。

1）計算機(jī)由五大部件組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。

2）指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲器，可按地址訪問。

3）指令和數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示

4）指令由操作碼和地址碼組成

5）存儲程序

6）以運算器為中心

計算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)

1）機(jī)器字長：CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)(與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān))。

2）運算速度

3）存儲容量(存放二進(jìn)制信息的總位數(shù))

A.主存容量（內(nèi)存）

B.輔存容量?（外存：硬盤、U盤、光盤等）

CPU的結(jié)構(gòu)及功能

1）控制器

2）運算器

實現(xiàn)算術(shù)運算和邏輯運算

計算機(jī)存儲設(shè)備的理解

1）存儲金字塔

2）緩存

為什么會出現(xiàn)緩存？

CPU和主存的速度存在差異；在CPU同時處理很多數(shù)據(jù)，而又不能同時進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的傳輸?shù)那闆r，把優(yōu)先級低的數(shù)據(jù)暫時放入緩存中，等優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)處理完畢后再把他們從緩存中拿出來進(jìn)行處理，而不是訪問速度較慢的內(nèi)存，當(dāng)然，如需要的數(shù)據(jù)在Cache中沒有，CPU會再去讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)；避免了CPU"空等"的現(xiàn)象。

?緩存的改進(jìn)：增加緩存的級數(shù)

3）主存(內(nèi)存)

主存就是內(nèi)存；是直接與CPU交換信息的存儲器，指CPU能夠通過指令中的地址碼直接訪問的存儲器，

1）ROM

即只讀存儲器，是一種之惡能讀出實現(xiàn)所存數(shù)據(jù)的固態(tài)半導(dǎo)體存儲器；ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存數(shù)據(jù)也不會改變。重要特性：在一次性寫入后，只能讀出，不能再寫入。

對于ROM來說，是不是就是硬盤呢？不是說ROM只可以讀嗎？必須明確一點，RAM和ROM都是內(nèi)存，而硬盤是外存，所以ROM不等于硬盤。

2）RAM

即隨機(jī)存儲器，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器；斷電時將丟失器存儲內(nèi)容，故主要用于存儲短時間使用的程序。它可以隨時讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數(shù)據(jù)存儲媒介。RAM和ROM相比，兩者最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM不會自動消失，可以長時間斷電保存。重要特性：可以隨時讀寫，速度快。

3）ROM、RAM和硬盤比較

ROM是只讀存儲器，相對的RAM是隨機(jī)存儲器，他們都是內(nèi)存儲器。而硬盤(HDD)是外存儲器的一種。他們完全不是一個概念。

內(nèi)存和外存的最大區(qū)別有兩個：

• 一、內(nèi)存需要供電才能存儲數(shù)據(jù)，一旦斷電則會造成數(shù)據(jù)丟失，而外存存儲則不需要供電；
• 二、內(nèi)存的讀寫速度要遠(yuǎn)高于外存。ROM之所以被稱為只讀存儲器，是因為通過一般的方法是無法寫入或修改數(shù)據(jù)的，只能讀出；而RAM則可以實現(xiàn)隨機(jī)存取。

4）輔存?(外存)

特點：不直接與CPU交換信息

5）速度比較

CPU > 緩存(Cache) > 主存 > 輔存

4）總結(jié)

CPU不和外設(shè)打交道，直接與內(nèi)存打交道

外設(shè)不和CPU打交道，直接和內(nèi)存打交道

內(nèi)存是計算機(jī)數(shù)據(jù)的核心。

但是我們發(fā)現(xiàn)控制器可以直接和外設(shè)，內(nèi)存打交道。

馮諾依曼結(jié)構(gòu)，從硬件上就決定了，外設(shè)數(shù)據(jù)必須先經(jīng)過內(nèi)存在到CPU，CPU數(shù)據(jù)必須經(jīng)過內(nèi)存再到外設(shè)。為以后計算機(jī)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)就是通過這一性質(zhì)搭載到計算計算機(jī)硬件上的。

以上就是簡單的計算機(jī)組成原理及層次結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)教程的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于計算機(jī)組成原理及層次結(jié)構(gòu)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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