计算机组成

微机简介

1. 冯诺依曼架构分为input output Memory ALU CU五部分，前两个叫IO，后两个叫CPU
2. 几个层级
   • Microprocessor**微处理器：**就是集成的CPU，包含ALU，CU，register；不包含RAM，ROM和IO port
   • Microcomputer**微型计算机：**包括CPU，Memory（RAM，ROM），IO port（用来连接外设），BUS（addr,data,control）
   • Microcomputer system：由微机+软件+IO device构成
3. 硬件介绍
   • CPU
     • ALU：用来计算加减乘除和逻辑运算的单元（两个input，通过control signal决定怎么算，得到结果存在register）
     • CU：在指令下运行，包含一个instruction decoder和一个program counter（也就是IP指向下一条指令的地址）
     • **指令集：**分为CISC&RISC，前者指令长度和执行时间不固定，而且是向后兼容的；后者指令fixed on 1 word，，容易pipeline
     • $min<|DB|,|CPU|>\ =\ wordsize$
   • memory
     • hierarchy：register—cache—primary memory—secondary memory
     • 上述是由快到慢，但是由于数据是locality的，所以可以预装载让访问速度和大小平衡
     • bit:一个二进制数位；Byte=8bits；Nibble=4bits；Word见上面
   • BUS
     • 是一个共享的传输媒介，系统总线就是用来链接处理器，主存，IO的
     • Arbitration仲裁：分为分布式的distributed protocols&中心化的centralized scheme
     • 分为专用的总线（dedicated）和复用的总线（Multiplexed）
     • 几种bus的接法
       • single-bus：优点是简单，缺点是系统吞吐差
       • CPU-central Dual-Bus：优点是数据传输更高效，缺点是CPU poor performance
       • Memory-central Dual-Bus：更好的cpu performance更好的吞吐
     • 三种系统总线
       • Data Bus：是双向的可读可写，决定着字长；宽度一般和CPU一样（8088不一样）
       • Address Bus：是单向的，n个宽度就对应着2^n个可寻址单元（一般是一个字节）
       • Control Bus：是两个单向的状态（command&state）
   • I/O Addressing Scheme IO寻址方式
     • Memory-mapped IO：IO和memory用同一块address space，也就是说两者的instruction是一样的，只需要一个译码电路选出来就行
     • Isolated IO：可以复用ADDR Bus，但是也要M/~IO来选择；IO是单独分出来的一块地址