第 1 章 计算机组成与体系结构
计算机组成：
- 外设 （输入设备、输出设备、辅助存储器）
- 主机（主存储器、运算器、控制器）
控制器组成：
- 程序计数器 PC:存储下一条要执行指令的地址;
- 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进行分析解释;
- 时序部件:提供时序控制信号。
运算器组成：
- 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 提供一个工作区，用在暂存数据;
- 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:存状态标志与控制标志
Flynn 分类：
| 类型 | 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 |
|---|---|---|---|---|
| 代表 | 传统单处理器计算机 | 矩阵处理机 | 流水线计算机 | 多核处理器、多处理 |
- 指令流:指机器执行的指令序列;
- 数据流:指由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包括输出数据。
指令集系统划分：
| 类型 | 复杂指令系统计算机CISC | 精简指令系统计算机RISC |
|---|---|---|
| 特点 | 指令数量众多； 指令使用频率相差悬殊； 支持多种寻址方式； 变长的指令； 指令可以对主存单元中的数据直接进行处理； 以微程序控制为主 | 指令数量少; 指令长度固定，指令格式种类少; 以硬布线逻辑控制为主; 单周期指令执行，采用流水线技术; 优化的编译器:RISC 的精简指令集使编译工作简单化; CPU 中的通用寄存器数量多 |
总线：是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。
分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息;
共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间相互交换的信息都可以通过这组公共线路传送。
按总线功能来划分：
- 地址总线
- 数据总线
- 控制总线
传统的存储器系统一般分为高速缓冲存储器(Cache)、主存、辅存三级，存取速度依次递减，大小依次递增（扩展性而言）；
CPU 不可以直接访问辅存，辅存中的程序和数据在需要时才传送到主存。
局部性分类：
- 时间局部性 （典型：循环操作）
- 空间局部性（典型：顺序执行）
存储器存取方式：
- 顺序存取 （磁带存储器）
- 直接存取 （磁盘存储器）
- 随机存取 （主存储器）
- 相联存取（Cache）
存储器分类：
- RAM（可读写，内容会丢失，暂存数据）
- ROM（只读，内容不会丢失，固定数据）
RAM分类：
- DRAM（动态RAM，需刷新，密度大，便宜）
- SRAM（静态RAM，无需刷新，速度快，电路简单）
磁盘访问时间(存取时间)= 寻道时间+旋转延迟时间
Cache+主存储器系统的平均周期：
t = cache命中率 * cache周期 + 内存周期 * （1 - cache命中率）
映射方法分类：
- 直接映射 （主存地址组成：区->页->页内地址；简单，冲突高）
- 全相联映射 （主存地址组成：页->
