第一章计算机组成,操作系统
CPU:运算器,控制器
PU(中央处理器,Central Processing Unit)是计算机系统中负责执行程序指令和数据运算的核心部件。一个典型的 CPU 通常包括以下几个主要组成部分:
控制单元:控制单元负责从内存中获取待执行的指令并解码、译码。它还负责生成相应的操作命令以调度其他硬件组件(例如寄存器、内存等)。控制单元主要由以下部件构成:
指令寄存器 (Instruction Register)
程序计数器 (Program Counter)
地址寄存器 (Address Register)
指令译码器 (Instruction Decoder)
运算器:运算器负责处理各种数字信号及逻辑操作,如加法、减法、乘法、除法、移位等。以下部件属于运算器的重要构成:
算术逻辑单元 (Arithmetic and Logic Unit, ALU)
累加寄存器 (Accumulator)
数据缓冲寄存器 (Data Buffer Register)
标志寄存器 (Flag Register)
寄存器集:寄存器用于存储临时信息,增强 CPU 计算能力。寄存器类型有很多,根据功能可划分为:
通用寄存器
数据寄存器
状态寄存器
特殊功能寄存器(如栈指针或者基址)
高速缓存:为降低 CPU 与内存之间访问速度的差异,提高效率,部分 CPU 设计中还包含一定空间的高速缓存。它可以暂时存储近期频繁使用的数据或者代码块,便于快速调用。
这些组件共同协同工作,使 CPU 能够有效地执行程序代码、处理各种算术和逻辑任务以及存取数据等。需要注意的是,不同架构的 CPU (例如 RISC 和 CISC)在性能和复杂度上可能会有所差异,具体实现细节亦相应发生变化。同时, CPU 技术在不断演进,随着制程技术的不断改进,CPU 在能源消耗和运行速度方面也正在不断优化。
1.3运算器(Arithmetic Unit)、控制器(Control Unit)及内部寄存器(Internal Registers)的地位与作用
在计算机中,运算器(Arithmetic Unit)、控制器(Control Unit)和内部寄存器(Internal Registers)是处理器(Processor)的主要组成部分。这些组件共同完成计算、执行指令以及维护在程序执行过程中的数据。
以下是它们各自的作用:
运算器(Arithmetic Unit)
运算器负责执行所有算术和逻辑运算。例如,加法、减法、乘法、除法等。此外,它还处理与位操作相关的任务,如 And、Or 和 Not 等。运算器对应的硬件单元称为算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit, ALU)。在 CPU 中,ALU 是一块高度集成的电路,负责按照输入信号和控制信号执行特定的操作。
控制器(Control Unit)
控制器负责管理计算机执行指令的整个过程。其核心功能包括获取一个指令,解码这个指令,并将其分配给相应的处理模块(如 ALU 或其他设备)进行处理。控制器会发出各种控制信号来协调工作,使得各个部分协同完成任务。简而言之,控制器在 CPU 中担任“大脑”的角色。
内部寄存器(Internal Registers)
内部寄存器是 CPU 使用的一些高速存储单元。它们用于保存和传输在程序执行过程中产生的数据,例如算术和逻辑操作的结果、指针地址和内存里的数据等。寄存器允许 CPU 快速访问这些数据,而无需访问相对较慢的主内存(RAM)。根据寄存器的功能,可以将其分为通用寄存器、专用寄存器和条件编码寄存器。
这三个组件共同担任计算机核心处理的任务,协同完成整个系统的运算、控制以及支持程序执行所需的临时数据交换工作。通过密切协作,它们使处理器能够快速高效地执行各种程序代码。
进制转化
D进制转B进制除2从下往上取余O八进制H十六进制同理
n进制转D权位取下乘积指数从0开始
原码,反码,补码
最高位为符号位0表示整数,1表示负数
正数原码反码补码一样
负数的反码是原码除符号位取反,补码是反码末位加1
寻址
奇偶校验,海明码公式数据位n,校验位k满足2k次方-1>=n+k