深入理解操作系统笔记01

什么是计算机系统

计算机系统是由硬件和软件共同的组成的一套系统。按照层级可以划分为：

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基本可以划分为这些层次，其中，指令集体系结构是硬件系统和软件系统的中间层。

冯诺依曼体系

冯诺依曼提出的存储式计算机结构被称为冯诺依曼结构。
主要内容为：

任何需要计算机完成的工作，都需要被编写成程序，然后将程序和数据放入主存中，启动，执行。一旦程序被启动，计算机需要在无人干预的条件下，自动完成逐条取出指令，并执行指令。

由该定义抽取出，冯诺伊曼计算机包括：

1. 存储器：用来存放指令和数据
2. 运算器：进行算数运算和逻辑运算
3. 控制器：自动取出指令，执行指令
4. 输入设备
5. 输出设备

该结构规定，内部以二进制表示指令和数据，每条指令由操作码和地址码组成。操作码表示操作类型，地址码指出操作数的地址。多个指令组合成一个完整的程序。

现代的计算机结构，都是遵循该结构的产物。

现代计算机结构模型

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CPU：中央处理器； PC：程序计数器；MAR:存储地址寄存器；
ALU：算术逻辑部件；IR：指令寄存器；MDR：存储数据寄存器
GPRs： 通用寄存器组

计算机的工作流程

程序执行前：

数据和指令都放在存储器中，每条指令和每条数据都有自己的标识(地址)，指令按序排放。并且程序的起始地址置于PC中

开始执行程序

1. 控制器从PC中取出起始指令
2. 指令译码，算出地址
3. 从存储器中取出操作数。
4. 执行指令
5. 保存结果(输出, 或留作下一次指令的操作数)
6. PC指令修改，指向下一条指令。

程序执行前，在存储器中全部都是01序列。一条完整的指令包含，操作码，源操作数(可能是多个)，目的地操作数.