1.4:处理器读并解释存储在内存中的指令(差一张图后补)

1.4.1系统的硬件组成

1:总线

  贯穿整个系统的是一个电子管道称作总线,总线携带信息直接并负责在各个部件间传递。通常总线被设计成传送定长的字节块,也就是字(word)

  字中的字节数(即字长)是一个基本的系统参数。现在大多数机器的字长是4个字节(4*8=32位)或者8个字节(8*8=64位)。

2:I/O设备

  I/O(输入/输出)设备是系统与外部世界的联系通道。常见的系统有四个I/O设备:作为用书输入/输出的键盘和鼠标,作为用户输出的显示器,长期存储数据和

  程序的磁盘驱动器(也叫磁盘),最开始的可执行程序Hello就是存放在磁盘上的。  

  每个I/O设备都通过一个控制器或适配器与I/O总线相连,控制器和适配器之间的区别在于他们的封装方式。 控制器是I/O设备背身或者系统的主印制电路板(通常

称作主板)上的芯片组。而适配器则是一块插在主板插槽上的卡。他们的功能都是在I/O总线和I/O设备之间传递信息。

3:主存

  主存是一个临时存储设备,在处理执行程序时,用来存放程序和程序处理的数据。从物理上来说,主存是由一组动态随机存取存储器芯片组成(Dynamic Radom Access Memory--简写DRAM)。从逻辑上来说,存储器是一个线性的字节数组,每个自己都有其唯一的地址(数组索引),这些地址都是从零开始的。一般来说,组成程序的每条

机器指令都由不同数量的字节构成。

4:处理器

  中央处理单元(CPU)简称处理器,是解释(或执行)存储在主存中指令的引擎。处理器的核心是一个大小为一个字的存储设备(或寄存器),称为程序计数器(PC)

在任何时刻,PC都指向主存中的某条机器语言指令(即含有该条指令的地址)。

  从系统通电开始,直到系统断点,处理器一直不断第执行程序计数器指向的指令,在更新程序计数器,使其指向下一条指令。处理器看上去是按照一个非常简单的指令执行

模型来操作的,这个模型是由指令集结构决定的。在这个模型中,指令是按照严格的顺序执行,而执行一条指令包含执行一系列的步骤,

处理器从程序计数器指向内存处读取指令,解释指令中的位,执行该指令只是的简单操作,然后更新PC,使其指向下一条指令,而这条指令并不一定和在内存中刚刚执行的指令相邻。

  这样简单操作并不多,他们围绕着主存、寄存器文件(register file)和算数/逻辑单元(arithmetic Logic Unit-- ALU)进行。寄存器文件是一个小的存储设备,由一些

单个字长的寄存器组成,每个寄存器都有唯一的名字。ALU会计算新的数据和地址值。

CPU 在指令的要求下可能会执行下面简单的操作。

  加载:从主存复制一个字节或者一个字到寄存器,一覆盖寄存器原来的内容。

  存储:从寄存器复制一个字节或者一个字到主存的某个位置,以覆盖这个位置上原来的内容。

  操作:把两个寄存器的内容复制到ALU,ALU对这两个字做算数运算,并将结果存放到一个寄存器中,以覆盖该寄存器中原来的内容。

  跳转:从指令本身中抽取一个字,并将这个字复制到程序计数器(PC)中,以覆盖PC中原来的值。

  处理器的指令集架构和处理器的微体系结构区分开来:指令集架构描述的是每条机器代码指令的效果。而微体系结构描述的是处理器实际上是如何实现的。

  1.4.2运行hello 程序

  步骤:在键盘上输入字符串“./hello”后->shell 程序将字符逐一读入寄存器,在把它放到内存中->键盘回车,shell知道我们结束了命令的输入->shell执行一系列的指令来加载可执行的hello文件,这些指令将hello目标文件中的代码和数据从磁盘复制到主存。数据包括最终会被输出的字符串“hello,world ".

  Direct Memory Access=DMA--直接存储器存取,数据可以不通过处理器直接从磁盘到达主存。

       主存,内存,外存,辅存区别:来源:https://blog.csdn.net/not_repeat/article/details/51570681

  主存=内存 物理上的话指的就是我们计算机中的内存条。

  外存=辅存 如 硬盘 U盘  光盘 及软盘等。

  存储器在计算机组成结构占据很重要的位置。对计算机来说,有了存储器,就具备了记忆能力,那么计算机就可以存储程序和数据。

  存储器的种类按用途可以分成:主存储器和辅助存储器。

  

主存储器又称内存储器(简称内存)。

  内存又称主存,是CPU能直接寻址的存储空间,它的特点是存取速率快。内存是电脑中主要部件,它是相对于外存来说。

  内存一般采用半导体存储单元,包括随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和高级缓存(Cache)。

 

    随机存储器(RAM):(Random Access Memory)我们不仅可以从中读取数据,而且还可以写入数据。但是机器电源关闭时,它中数据就会丢失。内存条(SIMM)就是把RAM集成块集中在一小块电路板上。

    只读存储器(ROM):(Read Only Memory)它是把数据或程序永久保存在其中,不能更改,只能读取。即使机器断电,数据也不会丢失。

    高级缓存(Cache):它是介于CPU与内存之间,常用有一级缓存(L1)、二级缓存(L2)、三级缓存(L3)(一般存在于Intel系列)。它的读写速度比内存还快,当CPU在内存中读取或写入数据时,数据会被保存在高级缓冲存储器中,当下次访问该数据时,CPU直接读取高级缓冲存储器,而不是更慢的内存。

 

  辅助存储器又称外存储器(简称外存)。

    它是指除CPU缓存和计算机内存以外的存储器。

   

  磁盘和硬盘:

        来源:https://zhidao.baidu.com/question/1796012120282595827.html

   不是一个概念。二者是互相交叉的。
  磁盘,是计算机的外部存储器中类似磁带的装置,将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里,这样做的目的是为了防止磁盘表面划伤,导致数据丢失。磁盘有软磁盘,硬磁盘。硬磁盘就是机械硬盘
  硬盘是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘有固态硬盘(SSD 盘,新式硬盘)、机械硬盘(HDD 传统硬盘)、混合硬盘(HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性碟片来存储,混合硬盘(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

  

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