导图社区 第二章 计算机组成原理
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计算机组成原理
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第二章 计算机组成原理
2.2CPU的逻辑结构与原理
指令与指令系统
Core处理器的七大指令系统
数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、移位操作类、为操作类、控制转移类、输入输出类
其他★
不同厂商生产的CPU指令系统通常/一般不兼容；
【特例】Intel和AMD兼容
同一厂商生产的CPU指令系统保持向下兼容；
CPU的性能指标
衡量性能的方法
参数角度：每秒可执行多少指令
MIPS【每秒执行多少定点指令】
MFLOPS【每秒执行多少浮点指令】
运行角度：运行各种测评软件
影响CPU性能的主要因素/参数
字长
指通用寄存器和定点运算器的宽度【即二进制整数运算的位数（一次能计算多少位的数据32/64）】
主频（CPU内部时钟频率）★
CPU的主频速度提高一倍，PC机的处理速度也相应提高一倍（×)
在其他配置相同时，使用主频为3GHz的 Core i5作为CPU的PC机，比使用主频为2.5GHz的 Core i5作为CPU的PC机速度快（√）
高速缓存的容量与结构
逻辑结构（微架构)
内核数目
指令系统
简单+强大（短小精悍）
如何提高CPU的性能
扩展CPU的字长
扩充CPU的指令系统
提高主频
加快CPU前端总线（I/O总线）的数据源传输速率【前端总线连接CPU和内存】
增大Cache的存储容量，增加Cache的级数
改进CPU的内部逻辑结构
采用多个CPU核
2.3主板、内存与I/O
主板、芯片组与BIOS
主板
规格、尺寸已标准化【19年金科】
决定了CPU的稳定性
芯片组
概念
PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽
组成
北桥
存储控制中心，用于连接CPU、内存、显卡等高速设备，并与南桥芯片互联
南桥
I/O控制中心，用于连接各种输入输出设备，各个扩展槽、I/O总线，以及各种输入输出接口等等
其他
北桥中的大部分功能集成到了CPU中的，剩余功能集成到了南桥中。=>单芯片
芯片组决定了所使用的CPU的类型和参数。
芯片组提供了CPU的时钟频率。
芯片组决定了主板上能安装的内存的最大熔炼呵呵类型。
BIOS
定义：基本输入/输出系统“存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序
BIOS程序存放在BIOS-ROM芯片中；
BIOS中的四大构成
加电自检
系统自举程序
CMOS设置程序
基本外围设备驱动程序
★注意”基本“，打印机扫和描仪都不算
是谁呢么时候需要配置BIOS▲
增加、减少或更换基本硬件或基本I/O设备
CMOS芯片因基因更换电池、病毒侵害、放电等原因造成其内容丢失或被错误修改
用户希望更改或设置开机密码
系统因某种原因需要而调整某些参数
CMOS:RAM！断电后数据丢失！配单独纽扣电池
BIOS与CMOS的关系【工作台+仓库】
通过BIOS程序对COMS参数进行设置
BIOS中存放的时系统设置程序，COMS中存放的是这个程序所设置的数据；
内存
内存与外存的对比
分类
内存的原理
以字节为单位进行连续编址
宾馆的例子
掌握首地址、末地址、寻址空间的计算
缓存
采用SRAM,速度比内存快；弥补CPU与内存的速度差异，相当于主存的延伸
程序访问局部性原理，不与内存统一编址★【常见判断，基于调度算法（常用/下一步最可能要用的）】
命中率问题
如何提高命中率
增大缓存容量
采用多级缓存
不能命中时，采用有效算法进行替换
I/O总线与I/O接口
2.4输入设备
2.5输出设备
