LESS1 计算机硬件基础,体系结构,微型计算机硬件.ppt

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1、第一章微型计算机硬件基础主题基础知识计算机系统结构微型计算机硬件组成微处理器存储器输入输出接口、设备数的表示二进制数与十进制数二进制数与十六进制数二进制数在计算机内部任何数据和程序都是以二进制的形式存储和处理的二进制只有0和1两种符号，逢二进一二进制的计数有两种基本单位bit和byte1byte(B)=8bits(b)1字节=8个二进制位例：01011100，00001111十六进制数表示方法16进制-逢16进10~9，A(10)，B(11)，C(12)，D(13)，E(14)，F(15)表示方法：在数字后面加上H例:2AF5H=5*160+F*161+A*162

2、+2*163=10997二进制和十六进制转换在实际表述中经常用十六进制的形式，其与二进制的对应关系为：每4位二进制数对应一位十六进制数计算机使用的容量单位1Kilobyte(K/KB)=210bytes=1,024bytes1Megabyte(M/MB)=220bytes=1,048,576bytes1Gigabyte(G/GB)=230bytes=1,073,741,824bytes1Terabyte(T/TB)=240bytes=1,099,511,627,776bytes字（word）字：由若干个字节构成，字的位数叫做字长，不同档次的机器有不同的字长。例：8

3、位机，1个字=1个字节，字长：8位16位机，1个字=2个字节，字长：16位64位机，1个字=8个字节，字长：64位字是计算机一次数据处理和运算的单位，是计算机性能的一个重要指标。主题基础知识计算机系统结构微型计算机硬件组成微处理器存储器输入输出接口、设备体系结构VonNeumann“计算机”定义设备:接收输入处理数据存储数据产生输出体系结构图（Architecture）接收输入处理数据存储数据产生输出计算机硬件系统分类(1)按照规模计算机硬件系统分类(2)按照工作模式微型计算机硬件组成中央处理单元存储器输入输出设备输入输出接口总线主题基础知识计算机系统结构微型计算

4、机硬件组成微处理器存储器输入输出接口、设备微处理内部结构运算器控制器存储器运算器ALU,计算机中进行算术运算、逻辑运算的部件核心部件：全加器基本运算两数相加、两数相减、把一个数左移或右移一位，比较两个数的大小，将两数进行逻辑“与”、“或”、“异或”运算，逻辑“非”运算运算器工作步骤寄存器存储要计算的数据4,5算术运算结果9放置在Accumulator（累加器）累加器的数据可以送入内存中或用来继续运算举例：计算4+5控制器控制计算机进行运算及指挥各个部件协调工作，包括：指令寄存器和指令译码器时序部件和操作控制部件指令计算机指令是计算机硬件能够识别并直接执行的操作命令

5、，又称为机器指令明确规定做什么，怎么做每种类型的处理器都有自己的指令系统处理器能够直接执行的指令的集合IntelPentiumIII以上，SSE指令集Intel酷睿i7，AVX（AdvancedVectorExtensions）操作码：计算机要执行哪种操作传送、运算、移位、跳转等操作不可缺少的组成部分操作数：指令执行的参与者一个或两个操作数可以有3个甚至4个操作数可以缺省指令格式操作码操作数…操作数指令标准形式：ADDAH,387CHMOV[AL],BL指令的执行过程1.向内存单元取指令2.从内存单元取出指令3.内部译码4.控制器按照指令要求发出控制信号5.获取指

6、令所需的操作数6.执行相关的操作指令周期完成一条指令的时间取指周期执行周期分为“取指周期”和“执行周期”CPU自动地一条接一条地连续执行指令高速缓冲存储器(Cache)位于CPU和主存之间通常封装于CPU内部缓存CPU需要使用的数据高速缓存功能CPU访问时间，单位为时钟周期寄存器：1个时钟周期高速缓存：几个时钟周期内存：几十或几百个命中（hit）CPU从Cache中获得了所需的数据微处理器的实现技术流水线技术（Pipelining）超标量技术（Superscalar）分支预测（BranchPrediction）和推测执行（SpeculationExecution）

7、技术乱续执行技术（Out-of-OrderExecution）超线程技术（Hyper-Threading）多核心处理器技术流水线技术超标量技术CPU内部有多条的流水线，并行执行算术逻辑单元地址生成器缓存接口内部寄存器执行单元超线程技术（HT）CPU内部有多个逻辑处理器，并行执行多核心技术CPU内部有多个物理处理器，并行执行主题基础知识计算机系统结构微型计算机硬件组成微处理器存储器、总线输入输出接口、设备存储器体系由不同容量、成本和访问时间的存储设备多级层次结构更大、更慢、更便宜的设备更小、更快、成本更高的设备本地磁盘、CD、DVD等设备分布式文件系统、Web服务总

8、线连接微处