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王道计算机考研计算机组成原理-哔哩组成系统-资料

构成原理是一个系统,它不是各个知识点的拼凑而成,所以真正的理解需要你把前前后后的知识联系起来。 下面我整理了重要的概念。 计算对于理解原理的帮助不大,所以这里基本上看不到计算,但这并不影响你对原理的理解。 这是一张大思维导图:

1 通信基础知识

基础知识,了解这些对于理解计算机非常重要。

2 计算机结构概述

我先用唱歌的例子来说明这个系统:

你今天心情很好,就拿起麦克风大喊大叫。 听完后,你第二天点开录音欣赏,但实在是太难听了,所以你一气之下把它删除了。 请注意,您点击了“永久删除”!

以下是信号的流程:

第一步是将声音转换为数字信号。 (通讯部分有简要说明。)这个数字信号经过总线后最终被存储在存储器中。

1、这些操作都是在控制器的控制下进行的。

2、内存中存储的是0、1等二进制代码,第二天你打开电脑,在控制器的控制下,数据从内存中取出,经过输出设备扬声器,然后你就听到声音。

好了,有了上面的了解,我们就可以简单介绍一下计算机的这几个主要部件了。

设备缩写

类比来理解计算机的组成部分

3路巴士

注:很多人用人体血管来比喻公交车,虽然血管和电线管的名称和外观相似,但不太恰当。 然而,血管为人体提供能量,总线用于传输信息和数据。

例子:你看,声音通过声电转换器转换成0和1。 这些0和1通过总线传输到内存进行存储。 (至于如何变成0和1,如何通过线路传输,本课程不涉及)

总线的物理实现

类比道路:公交车宽度就像道路上的车道数量,带宽就是单位时间的交通量。

单总线

双总线(我们家用机一般都用这个)

4 内存 4.1 概述其在计算机中的作用 辅助存储的分类:磁盘、磁带、光盘 Cache

内存层次结构

存储,还要分类? 使用最快的不是更好吗? 但问题是容量和速度之间存在矛盾。 速度快的数量少,价格也高; 而大容量的则很多,因此价格也很便宜。 所以,我们就有了上面提到的这些东西。

上图已经很好的解释了存储器的结构。 从上到上,是按照内存的速度从快到慢排列的,对应的大小也是从小到大。

4.2 主存储器

主存的基本组成

上图看不懂没关系,但看懂下图就可以过关了。 你看,我们取数据时,MAR中的地址通过地址总线找到主存数据; 最后控制器发出读命令,数据通过数据总线传递到MDR。 这样就完成了一次读操作。

你看,左图左边只有一个解码器。 4行进去,然后出来16行(为什么?你说1行代表0或1两种状态,那4行就不能代表总共0或1吗?16个状态?),解码后,我们可以找到对应的存储空间。

第二张图片有两个解码器,行和列。 原理和第一个类似,不过是利用的问题。 (注:第二种类型需要两个解码器,尽管它可以访问更多的存储空间。)

上面的图并不是劝你戒烟的图。 如果你学过电路并且能够理解它们,那就太好了。 如果你没有学过电路,不懂也没关系,因为这和理解计算机原理关系不大。 对于上图,我们只需要了解计算机的一个单元的存储和0、1的存储都是通过电路来实现的。

其他的,比如RAM和ROM,只是不同的物理实现,导致它们有不同的性能。

4.3 内存与CPU的连接

也就是所谓的字位扩展。 当然,如何扩展不是重点。 我们只是用它来进一步了解存储体的结构。

4.4 Cache的必要性:CPU和主存的速度不匹配。 工作原理:由于篇幅原因,也因为没有必要(除非是为了考试或者设计),这里就省略了。

5个输入输出系统

这里简单介绍一下,因为意义不大。

6 计算机中数据的存储(要点) 6.1 字符和汉字

那么汉字怎么办呢? 汉字有几万个吗?

好吧,我懒得写了。 原理与上面类似。 如果您需要了解更多信息,可以查看下面的链接。

(原理:做一个大表,用两个字节,然后用二进制和汉字一一对应)

汉字在计算机中的表示_MOOC笔记()

6.2 图像

看下图,你就知道,我们给每个位置一个数字,如果是0,就是白色; 如果为1,则为黑色。 彩色图像怎么样? 添加一点来指示颜色不是很好吗? (当然实现起来不会像我说的那么简单,但这不就是原理吗?)

6.3 数字

数字很​​重要,因为计算机也称为数字计算机。 原因当然是因为计算机充满了二进制数。

这不是一篇关于计算的文章,所以如果你想了解更多关于上面的细节,你可以看下面的链接。 我不会在这里讨论太多细节。

原码、逆码、补码详解 - ziqiu.zhang - 博客园()

6.4 底座

7指挥系统

地址码(PC和ACC将在CPU章节介绍)

寻址方式

(具体请阅读关于寻址方法的文章-知乎(),我只做一个大概的介绍)

8 CPU 的结构和功能 CPU 中的寄存器控制和状态(要点) 指令周期:取指、插值、执行和中断四个周期 指令流水线:有一些指令周期不会互相影响。 我们将把这些说明整合在一起。 并发执行提高了计算机的运行速度。

我们简单理解一下上图:

从PC开始,从内存中取出指令后,将指令发送到IR。 IR将指令的操作码部分发送给ID进行解码。 解码后,通过CU发送控制信号(假设是1+2,已经将+方式的控制信号去掉了)。

在控制器的控制下,分别从内存中获取两个操作数1和2。 一个数放入ACC,另一个已经取出,所以两端同时放入ALU进行计算,PSW判断是否溢出。 如果不是,则将结果放入累加器中,最终结果就出来了。

IR将指令操作码部分解码到解码器,然后将解码结果发送回CU。 CU向系统总线发送相应的信号来实现控制。

关于组合逻辑设计,是和设计相关的。 虽然对于理解计算机组成原理会有更深的印象,但是理解这一步就足够使用了。

(超过)