计算机架构 资料 501W15_slideset06
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计算机体系结构计算机体系结构是指计算机系统中各个组成部分之间的组织方式和关系,以及它们共同协作完成计算任务的方式和规则。
计算机体系结构决定了计算机的性能、可扩展性、可靠性以及对各类应用的适应能力。
本文将从计算机体系结构的基础概念、主要组成部分和发展趋势等方面进行探讨。
一、基础概念计算机体系结构的基础概念包括指令集体系结构(Instruction Set Architecture,ISA)和微体系结构(Microarchitecture)。
ISA是计算机体系结构的外部接口,它规定了计算机系统的指令格式、地址空间、寄存器等;微体系结构则是ISA的实现,涵盖了处理器的具体设计和实现细节。
二、主要组成部分计算机体系结构的主要组成部分包括处理器、内存、输入/输出设备和总线。
处理器是计算机的核心,负责执行指令和控制计算机的运行;内存是存储数据和程序的地方,包括主存储器和辅助存储器;输入/输出设备用于与外部世界进行信息交互;总线是各个组件之间传输数据和控制信号的通道。
三、体系结构分类根据指令执行的方式和数据通路的结构,计算机体系结构可以分为单指令流水线架构、多指令流水线架构和超标量架构等多种类型。
单指令流水线架构是将指令执行分为若干个流水段,从而实现指令的并行执行;多指令流水线架构则是将多个流水线独立进行,提高了并行度和吞吐量;超标量架构则是通过重复和重叠指令的执行来提高效率。
四、发展趋势随着计算机技术的不断进步和应用需求的不断增加,计算机体系结构也在不断发展演进。
其中,主要的发展趋势包括并行计算、多核处理器、向量计算和异构计算。
并行计算利用多个处理器同时执行多个任务,提高了计算速度;多核处理器将多个处理核心集成在一个芯片上,实现了更高的处理性能;向量计算利用向量处理器执行特定任务,提高了计算效率;异构计算结合了不同类型的处理器和加速器,最大限度地发挥各个处理单元的优势。
总之,计算机体系结构是计算机系统的重要组成部分,对计算机的性能和应用具有重要影响。
微型计算机组成计算机硬件结构图微型计算机组成计算机硬件基础知识机箱及主板主板(系统板、主机板、母板)3.5#软磁盘容量计算内外存储器对比多种存储器速度比较计算机硬件结构图外存内存运算器控制器输入设备输出设备数据、程序CPU主机数据、程序数据、程序冯.诺依曼型计算机计算机硬件基础知识中央处理器硬盘内存条光盘软盘主板移动存储器微型机硬件系统组成总线ISA扩展槽(黑色)一般插解压卡、网卡、SCSI卡、内置MODEMPCI扩展槽(较短白色)一般插显卡、PCI接口的SCSI卡和网卡内存插槽串行口LPT1LPT2、并行口COM1COM2电源接口ATX型可软件关机、键盘接口、CPU插座EIDE接口接EIDE设备如硬盘、光驱、软驱接口BIOS基本输入输出模块控制芯片组(CPU的全权代表)■CPU内存I/O控制器外存储器输入设备输出设备总线DB数据总线AB地址总线CB控制总线I/O总线系统板上有多个扩展槽,用来连接各种接口板,扩展槽与I/O总线相连。
中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)CPU都集成在一块芯片上称之为微处理器,它是微机的核心部件。
CPU速度与主频系统时钟是计算机的一个特殊器件,它周期式发出脉冲式电信号。
CPU主频指CPU能够适应的时钟频率,它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数。
工作频率单位HZ。
8028616—20MHZ8048650MHZP4-3.4GHZ微处理器常见品牌INTEL、AMDCPU的字长字长是指CPU一次操作中能处理的最大数据单位,如8、16、32、64位。
存储器存储器分为:内存储器外存储器内存外存(硬盘、软盘、光盘、闪存等)(1)随机存储器(RAM)通常据说内存条是RAM。
(2)只读存储器(ROM)主板上装有ROM,它里面固化了BIOS,BIOS完成对系统的加电自检,系统中各功能模块的初始化,系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。
内存储器(3)高速缓冲存储器(高速缓存CACHE)它的访问速度是DRAM的10倍。