计算机体系结构1.2、程序执行的过程例与内容

涉及的内容如上图所示。

1.1. 什么是计算机体系结构？

1.2. 程序执行过程示例：两个数字相加

注意：要执行该程序，CPU 必须首先从内存中取出指令。 CPU对指令进行分析或解码后，从内存中读取该指令所需的所有数据。

1.3. 计算机指令（汇编）

1.4. 登记

概念：寄存器是用于存储单位数据或字数据的存储单元。 内存通常用其存储的数据位数来描述，通常为 8 位、16 位、32 位或 64 位。

区别：寄存器和内存中的字存储单元没有本质区别。 两者的实际区别在于寄存器位于CPU内部，其访问速度比CPU外部的存储区域快很多。

1.5. 钟

概念：大多数数字电子电路都包含一个时钟，它以规则的间隔生成连续的电脉冲流。 之所以称为时钟，是因为这些电脉冲可用于计时或确定计算机内所有时间的顺序。 例如，处理器可能在每个时钟脉冲上执行一条新指令。

1.6、RISC与CISC

RISC：精简指令集计算机。 说明很少且简单。 对于我们程序员来说，实现编程是很困难的。 复杂的指令需要许多指令的配合。

CISC：复杂指令集计算机。

1.7. 计算机的发展

机械->机电->电子->微型计算机

1.8. 摩尔定律（经验）

集成电路集成度每 18 个月翻一番

1.9. 乱序执行

有时，您可以通过更改指令的执行顺序来提高计算机的速度。

1.10. 存储程序计算机计算最大运行长度

记忆

1.11. 寄存器传输语言 (RTL)

功能：区分存储单元的地址和内容。 有点像指针操作。

1.12. 存储程序的概念

PC计数器：当它指向内存中的一条指令时，该指令就会被执行。

计算机工作时的基本操作：

PC指向内存中的第一条指令，读取这条指令，PC指向下一条指令，解码步骤2中读取的指令并执行该指令（重复2~5）。 当PC没有下一条指令时，结束整个操作。

执行指令的动作详细说明（用简单指令a+b来解释）：

如果该指令需要使用数据（动作a+b需要数据a和数据b）

我是否需要保存数据才能完成本说明中提到的操作说明？ （有或没有=a+b）

指令格式

1.13。 电脑分类

分类依据：按照计算机指令处理数据的方式。

1.14. 存储级别

速度和内存之间的考虑是相互限制的。

技术的发展带动了我们CPU性能的逐步提升，并且提升的速度基本保持摩尔定律。 然而硬盘的处理速度远远跟不上我们CPU的速度，所以我们需要有这种级别的存储。

缓存缓存（类似于电话簿中的常用联系人）

从上图我们可以知道Cache是​​在寄存器下面的。

将经常访问的数据保存在缓存中。 Cache的访问时间比主存的访问时间短。

动态随机存取存储器

存储正在执行的程序的主存储器是由称为动态随机存取存储器的易失性半导体存储器组成的立即存取存储器。

公共汽车

总线将计算机的两个或多个功能单元连接在一起，并允许它们相互交换数据。 总线还将计算机与外围设备连接起来。

如果没有总线，就会导致上面的结果。 每个设备都需要相互连接才能进行交互。

但是当我们使用巴士后：

只有一条高速数据路径，每个单元都通过接口连接到该路径。

缺点：由于只有一条信息路径，因此一次只能有一台设备与其他设备通信。 如果两个设备同时声明使用总线，就会发生冲突。

同样，计算机网络也具有这样的特点。

总线术语：

多总线系统：

影响：

//学习记录。