存储程序式计算机

冯·诺伊曼式计算机

“关于EDVAC的报告草案”

组成：控制器（协调工作）、运算器（算数&逻辑运算）、存储器（存储操作信息和中间结果）、输入设备、输出设备——他们由总线相连

工作过程：

• 在控制器指挥下，从存储器上取出指令
• 分析指令，得到计算命令和待操作的数
• 从存储器上取出待计算的数放入运算器
• 运算器计算结果
• 输出到存储器
• 输出到存储器或输出设备

和实体的对应：

• CPU=运算器+控制器+存储器中的高速缓存
• 内存条=存储器中的内存
• 磁盘=存储器中的外存

存储器

存储空间单位：

• 8b（bit）=1B（Byte）
• 1KB=1024Byte
• MB，GB，TB，PB……

存储器的种类：

• 寄存器：CPU内部，存放待操作数和结果，一次读取0.x纳秒，¥¥¥¥
• 高速缓存CACHE：CPU内部内高缓，主板上外高缓，分为多级，作为数据缓冲区，一次读区纳秒内，¥¥¥
• 内存：存放CPU中的运算数据，存放与硬盘等外部存储器交换的数据，¥¥
• 外存：¥

CPU读取数据时：就近原则，尽可能减少慢的读写操作

局部性原理：时间局部性，空间局部性➡️多级缓存机制加快CPU处理速度

存储器的原理：

存储器的类型：

• RAM（Random Access Memory）

  • SRAM（Static RAM）

  • DRAM（Dynamic RAM）存取效率⬆️内存用它

    • EDO DRAM（Extended Data Out DRAM）

    • SDRAM（Synchronous DRAM）

    • DDR（Double Data Rate SDRAM）

• ROM（Read Only Memory）

  • ROM（掩膜ROM）
  • PROM（Programmable ROM）
  • EPROM（Erasable PROM）
  • EEPROM（Electrically EPROM）
  • Flash EPROM U盘

命令的执行

指令集：

• CPU只能执行指令集里面有的指令
• 是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合
• 在CPU设计时就定义好的
• 例：Intel X86指令集，ARM指令集……

指令：

• 最终表现为二进制码
• 其长度随CPU类型不同而不同
• 包含指令码（动作）和操作数（对象）

程序的执行

程序代码➡️（编译）➡️汇编代码➡️（转换）➡️机器码 把机器码交给CPU运行～

总结

• 一句程序有可能转换为多句指令
• 在控制器的协调下连续、依次执行相应的指令
• 程序执行过程在内存中完成
• 程序执行过程中，在内存中不同区域存放代码和数据