计算机组成原理

1. 存储器

运算单元:ALU电路(算数运算:补码,BCD码)(位逻辑运算)(移位运算)

控制单元:控制电路,让ALU知道自己执行何种操作(加,减,乘,除)

状态寄存器:显示当前AU或者LU当前的情况

1.1 存储器软件介绍

1.1.1 计算机系统的基础概念

伴随着计算机性能的瓶颈,计算机系统各种开疆拓土,区分一下概念:

cpu: cpu不能简单理解为一个包含AU和LU的计算单元 (/proc/cpuinfo : processor),它是逻辑概念

core: 是一个物理的核,同一个core上的cpu共享L1,L2,L3级内存

socket: 同一个socket的cpu共享L3级内存,共享总线资源,socket提供给core插槽一个socket可以包含多个core

node: 独享总线和内存的一个区域划分的概念,目的是减少内存访问的延迟

lscpu --all --externd 可以看到以上几个概念在当前的系统中的分布情况

/sys/devices/system/node查看node的个数,以及每个node路径下面的cpulist,memory的情况


1.1.2

1.2存储器硬件介绍

1.2.1 存储器分类

1.2.2 计算机硬件之间的关系

cpu是ALU单元包含AL和UL,存储器是存储程序和数据的模块,cpu和存储器(内存)之间的交互非常地频繁。

一般一台计算机有很多个cpu,这些cpu要同时访问内存(存储器中的一种类型),numa会将cpu分为多个不同的组,同一个组的cpu是共享L2,L3级内存,独享L1级内存,中间涉及到非常多的问题,如:L2,L3内存的同步问题,以及软件布局的效率问题(设计到软件之间访问数据,如果跨numa怎会设计更多的时钟周期)

存储器(外存)分为磁盘存储器(硬盘是其中的一种),磁带存储器,光盘存储器,常用来存放系统程序,大型数据文件,数据库

1.2.3存储器在软件中使用的单位

机器字   (字存储单元)   【字地址】

存放字节(字节存储单元)【字节地址】

计算机可编址的最小单元是字存储单元则称为按字寻址的计算机;如果最小单元是字节,则称为按字节寻址的计算机。(按字节寻址的计算机有大小端端问题)

1.2.4 内存储器:cache(L1级存储器),主存

内部存储器都是半导体存储器,其中cache采用静态读写存储器(SRAM),主存采用动态读写存储器(DRAM)。

SRAM:地址线(控制存储位元的与非门),控制线(读写操作的控制线),数据线(存储器的字长决定的物理硬件的数据位数),存储元(锁存器)

DRAM:MOS晶体管,电容器

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