操作系统 - 计算机组成原理
冯诺依曼模型
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CPU
每次可以计算4个byte - 32位CPU; 每次可以计算8个byte - 64位CPU; 32 和 64 称为CPU的位宽。
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寄存器
离CPU近的存储来存储需要被计算的数字
PC寄存器（Program Counter, PC）: 存储需要CPU执行的指令的地址；始终保存下一条CPU要执行的指令地址
SP寄存器（Stack Pointer, SP）:保存中断断点，保存函数调用的返回值，保存CPU现场数据等；始终指向栈空间的顶端，实现LIFO特性
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总线
数据总线：读写内存中的数据；控制总线：发送和接收关键信号比如中断信号，设备复位等；地址总线：专门用来指定CPU将要操作的内存地址。
执行a=11+15
- 字符串“a=11+15”经过编译器将高级语言翻译成CPU认识的4条指令：
load 0x100 -> R0
load 0x104 -> R1
add R0 R1 R2
set R2 -> 0X108
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CPU执行指令：
一个CPU指令周期：CPU通过PC指针读取对应内存地址的指令（Fetch）-> CPU对指令进行解码（Decode）-> CPU执行指令（Execution）-> CPU将结果存回寄存器或者将寄存器存入内存（Store）
CPU通过石英晶体产生脉冲转化为时钟信号驱动，每一次时钟信号高低电平转换就是一个时钟周期。CPU的主频也就是时钟信号的频率，也是CPU指令执行速度的表征。
存储器分级
| 名称 | 存储大小 | 读写速度 | 缓存命中 |
|---|---|---|---|
| 寄存器 | 4/8 个字节 X N | 0.5个CPU时钟周期 | |
| L1 Cache | e.g. 100 Kb (看具体型号) | 2~4个CPU时钟周期 | 80% |
| L2 Cache | e.g. 2 Mb (看具体型号) | 10~20个CPU时钟周期 | |
| L3 Cache | e.g. 2 Mb, 16 Mb (看具体型号) | 20~60个CPU时钟周期 | L1L2L3=95% |
| 内存 | e.g. 16 G (看具体型号) | 200~300个CPU时钟周期 | |
| SSD | e.g. 256 G | 比内存慢10~1000倍 |
其他
CPU的位宽，一般说的是数据总线的位宽；数据总线是双向总线，用来在CPU和存储器IO等之间交换数据。地址总线，是专门用于传输地址，是单向总线，只能从CPU向外部传，地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间。但进程在访问内存的时候，访问的都是逻辑地址，逻辑地址是由操作系统提供。对于32位操作系统，所提供的逻辑地址寻址范围就是4GB
