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    初识 冯·诺依曼 体系结构 一、冯·诺依曼计算机组成部分(五大部分) (1)运算器 (2)控制器 (3)存储器 (4)输出设备 (5)输入设备 二、冯·诺依曼体系结构也叫存储程序计算机包含两个概念: 一个是可编程,...

    在这里插入图片描述

    初识 冯·诺依曼 体系结构

    一、冯·诺依曼计算机组成部分(五大部分)
    (1)运算器
    (2)控制器
    (3)存储器
    (4)输出设备
    (5)输入设备
    二、冯·诺依曼体系结构也叫存储程序计算机包含两个概念:
    一个是可编程,一个是存储计算机;任何一台计算机的任何一个部件都可以归到运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备中,而所有的现代计算机也都是基于这个基础.架构来设计开发的。

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    写在前面

    今天,我们继续更新【程序员进阶系列】专题,冰河带你从零入坑程序员。接下来,我们一起聊聊盘算机的结构和系统分类。

    文章已收录到:

    盘算机结构

    盘算机结构主要由运算器、控制器、存储器、输入装备和输出装备组成。简化的结构图如下图所示。

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    接下来,我们再看看看其详细的结构图如下所示。

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    其中,主存储器又叫做内存储器,也就是内存;辅助存储器又叫做辅存,也就是外存储器,例如磁盘;CPU的核心部件为运算器和控制器。

    CPU由运算器、控制器、寄存器组和内部总线组成。

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    运算器包罗:算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、状态条件寄存器。

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    算术逻辑单元(ALU):数据的算术运算和逻辑运算。

    累加寄存器(AC):通用寄存器,为ALU提供一个事情区,用于暂存数据。

    数据缓冲寄存器(DR):写内存时,暂存指令或数据。

    状态条件寄存器(PSW):存储状态标志和控制标志,有时也可以将状态条件寄存器归为控制器部门。

    控制器包罗:程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序部件。

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    程序计数器(PC):存储下一条要执行的指令的地址。

    指令寄存器(IR):存储即将执行的指令。

    指令译码器(ID):对指令中的操作码字段举行剖析注释。

    时序部件:提供时序控制信号。

    盘算机系统结构分类

    首先,我们先来看一个在盘算机领域中,对盘算机的系统结构举行分类的一种经典方式,就是Flynn分类法,Flynn分类法将盘算机分成单指令流单数据流、单指令流多数据流、多指令流单数据流、多指令流多数据流。

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    详细信息如下表所示。

    系统结构类型

    结构

    要害特征

    代表

    单指令流单数据流(SISD)

    控制部门:一个 处理器:一个 主存模块:一个

    单处理器系统

    单指令流多数据流(SIMD)

    控制部门:一个 处理器:多个 主存模块:多个

    各处理机以异步的形式执行统一条灵巧

    并行处理机、阵列处理机、超级向量处理机

    多指令流单数据流(MISD)

    控制部门:多个 处理器:一个 主存模块:多个

    被证实是不可能的,至少是不实际的

    现在没有,有资料纪录流水线处理机为此类

    多指令流多数据流(MIMD)

    控制部门:多个 处理器:多个 主存模块:多个

    能够实现作业、义务、指令等各级周全并行

    多处理机系统、多盘算机

    指令的基本概念

    一条指令就是机器语言的一个语句,它是一组有意义的二进制代码,指令的花样如下所示。

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    其中,操作码部门指出了盘算秘密执行什么性子的操作,例如,加法、减法、取数、存数等。地址码字段需要包罗各操作数的地址及操作效果的存放地址等,从其地址结构的角度可以分为三地址指令、二地址指令、一地址指令和零地址指令。

    三地址指令

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    例如,执行a+b=c操作时,就是使用的三地址指令。此时如下所示。

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    二地址指令

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    例如,执行a+=b操作时,执行的就是二地址指令,此时如下所示。

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    一地址指令

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    例如,执行a++操作时,执行的就是一地址指令,此时如下所示。

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    零地址指令

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    例如,宕机就是零地址指令。

    寻址方式

    总体来说,寻址方式可以分为:立刻寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址。

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    立刻寻址:操作数直接在指令中,速度快,灵活性差。

    间接寻址:指令中存放的是操作数的地址。

    间接寻址:指令中存放了一个地址,这个地址对应的内容是操作数的地址。

    寄存器寻址:寄存器存放操作数。

    寄存器内存放的是操作数的地址。

    CISC与RISC

    CISC和RISC划分示意庞大指令集系统和精简指令集系统,详细信息如下表所示。

    指令系统类型

    指令

    存执方式

    实现方式

    其他

    CISC(庞大)

    数目多、使用频率差异大,可变长花样

    支持多种

    微程序控制手艺(微码)

    研发周期长

    SISC(精简)

    数目少,使用频率靠近,定长花样,大部门为单周期指令,操作寄存器,只有Load/Store操作内存。

    支持方式少

    增加了通讯寄存器、硬布线逻辑控制为主,适合接纳流水线

    优化编译,有用支持高级编程语言

    若何对照CISC和RISC,分哪些维度?

    指令数目、指令使用频率、存执方式、寄存器、流水线支持、高级语言支持。

    CISC:庞大、指令数目多,频率差异大、多寻址。

    RISC:精简、指令数目少。操作寄存器,单周期,少寻址,多通用寄存器,流水线,

    好了,今天就到这儿吧,我是冰河,人人有啥问题可以在下方留言,也可以加我微信:sun_shine_lyz,我拉你进群,一起交流手艺,一起进阶,一起牛逼~~

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