微机系统及一般工作过程

一、微机系统概念结构图

二、硬件系统简介

1.主机系统：（能够）与CPU直接进行信息交换的设备。

①CPU（微处理器）：

②存储器：

• 脱机外存：能够独立于计算机存储数据的设备（U盘，手机，光盘）
• 硬磁盘：磁性材料制作
• 固态硬盘：半导体材料制作
  
  
• 8G（字节（Byte））
  
• 对某个器件的读/写相当于与其进行信息交换。（访问）
  
• RAM（想读就读，想写就写）（需要后备电源）（eg：电脑内存）
• ROM（有些可写，但是有条件的，不能像RAM那样自由）（不需要后备电源）（eg：手机中的内存，照相机中的内存，硬盘）

2.外部设备：（不能够）与CPU直接进行信息交换的设备。

①I/O接口：

• 外设跟不上CPU的速度，需要接口调节

②总线：

• 总线上跑的都是01（高电平地点平）
• 信息总线一一对应（eg：地址总线只传送地址）
• 控制信息可以理解为是存取操作数还是操作码

三、软件系统简介

四、指令的执行过程

• 软件是各种程序以及文档的总和
• 机器指令：指令为01组成的指令。（高级语言中一条指令对应一条或者多条机器指令）
• 计算机的工作：按照一定的顺序一条一条的执行指令。
• 计算机的工作过程就是执行程序（指令）的过程。
• 指令：由人向计算机发出的、能够被计算机所识别的命令。
  
• 程序先保存进磁盘（我们平常写完程序按保存键后），然后翻译成一条一条的指令塞入内存。
  
  
• 分析完以后如果需要再取操作数（如果是对CPU内部的操作指令就不需要）
• 多核CPU：多个运算单元，那么取指令就是多个部件，另外两个同理。
• 三个步骤有可能是三个部件分别搞的，也有可能是更多个部件搞得。
• CPU通过总线和内存进行数据交换
  
  
  
• 这样的情况基本是不存在的，现在的CPU尽量的避免流水线的断流
• 硬件的形式（取、分析、执行部件有可能是多个（第一个没执行完，第二个补上））
• 软件的形式：取指令是不是循环（减少取得次数）

五、冯 ● 诺依曼计算机

• 当今的工作原理仍采用这个
  
  
  
• 可能是+1或者+2（取决于这条指令本身占用多少个内存单元）
• ⑤开始：如果是数据->运算；如果是指令->译码
• 读操作数：和读指令步骤大致相同，只是有可能地址不是由程序计数器给出来的，是由其他的部件给出来的。
  
  
• 冯共享的总线(既要存取操作数，又要存取指令，流水线会断流)
• 由于共享总线，所以要求总线的速度要快
• 输入输出都需要经过运算器（CPU），（CPU，内存，接口的三角关系，需要通过软件实现，没有硬件快，所以效率较低）（CPU中有很小的寄存器，处理完放寄存器，寄存器放内存。输出时，内存先给CPU ，再给接口）
• PC只有一个
  
• （冯诺依曼的改进版）以数据为中心或者以存储器为中心（数据在存储器里）
• 现在计算机基本上都是以存储器为核心的