对cpu和内存的简单理解
对cpu和内存的简单理解
1.前端总线:
cpu利用总线来跟内存,硬盘,输入输出设备等进行数据交流
总线:总线就是一根根导线的集合
总线的种类: 数据(进行传输的数据),地址(地址进行寻址操作),控制总线(控制读写操作)
地址总线:
地址总线的宽度决定cpu的寻址能力,单次能寻找地址的最大容量
eg:
8086的寻址总线宽度为20,则它的寻址地址能力为: 2^20(byte)= 1MB,
如果是32根,则寻址地址能力最大为4GB.这也是32位系统内存最大支持4GB的原因.
如果是64根,则寻址地址能力最大为16EB,这也是现在普遍使用64位操作系统的原因.
注意:
1.寻址地址的根数是32位或者64位由操作系统决定,也就是说内存地址的空间大小受寻址地址的根数影响.
2.为什么寻址单位的是字节而不是位? 因为数据存储在内存或者磁盘中最小单位是字节.
2.i5和i7决定内核数,i5一般为(4核8线程), i7一般为(8核16线程),这里主要指cpu处理任务的能力.
为什么4核8线程指的是8线程而不是指8进程? 因为线程是cpu调度的基本单位,而进程是操作系统分配资源的基本单位,(详细信息可以参考进程和线程的区别!)
3.常用的存储单位:Byte,KB,MB,GB,TB,PB,EB,ZB,YB,BB,NB,DB(2^110Byte)
数据总线:
数据总线的宽度决定了cpu的单次数据传输量,也就是说数据传输的速度,或者说数据的吞吐量
数据总线的宽度为: 16, 则为16位, 则为2个字节
注意:
1.1个字节8位, 1 Byte = 8 bit
2.64位操作系统决定cpu的单次数据的传输量为8个字节.
控制总线:
控制总线的宽度决定了cpu对器件的控制能力,即读写操作.
补充
1.系统总线:前端总线(就是上面说的数据总线,地址总线,控制总线)和外部总线(用于连接各种外设控制芯片,比如io控制器)
2.内部总线:处理器内所有的结构单元相连,在cpu内部,寄存器和算术逻辑部件之间的通讯总线
2.内存
为什么说内存地址的空间大小受寻址地址的根数影响?
比如说内存的地址:0x00000~0xFFFFFFFF, 那么内存的大小: 2^4*8=4GB
假如寻址地址的根数为16,则最大寻址能力为2^16= 64KB,一次寻址的最大范围也就为64k,内存再大,一次寻址也找不完整个cpu.但是可以多次寻址,可是多次寻址会浪费一定的时间性能.
3.寄存器
寄存器是在cpu中从缓存,或者内存中取出放在cpu中需要处理的暂存数据.
高速缓存器: 内存地址和高速缓存之间有一个一一映射的关系,先将要执行的指令代码以及数据复制到高速缓存中去（这一步是由操作系统完成的）。而CPU直接从高速缓存中依次读取指令来执行。当高速缓存的数据用完或者找不到,操作系统会自动从内存中拷贝一份到高速缓存区.
寄存器分类:
1.通用寄存器
2.pc寄存器.
<1> 为指令指针寄存器，它指示CPU当前要读取指令的地址
<2> 在内存或者磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息
<3> CPU在工作的时候把有的的信息看作指令，有的信息看做数据，为同样的信息赋予了不同的意义
3.数据寄存器:
数据地址寄存器通常用来做数据计算的临时存储、累加、计数、地址保存等功能。定义这些寄存器的作用主要用于在CPU指令中保存操作数，在CPU中当做一些常规变量来使用。
4.浮点和向量寄存器
因为浮点数的存储以及运算的特殊性，CPU中专门提供浮点数寄存器来处理浮点数
目前的CPU它支持向量运算（向量运算在图形处理相关的领域用的非常多）。为了支持向量计算，系统也提供了众多的向量寄存器。
比如说: 1+1 = 2? cpu怎么操作?
- cpu会先从内存中将两个存储数据放在通用寄存器中
- 再使用运算器对这个数据进行处理,
- 并将处理后的数据返回给内存 .
扩展知识:
1>CPU在读取内存中的数据时先通过前端总线与北桥交互，北桥芯片将内存中的数据送到一级缓存中，
2>再由CPU通过内部总线将一级缓存中的数据取出放到指令寄存器里，然后执行，
3>这里怎么区分读或写？首先内存中的指令是组合好的，一条完整的指令是由操作码,地址码操作数组合完成，CPU根据操作码决定执行那些操作，在CPU指令集里读和写的指令集是区分开的，通过地址码选中对应的地址，将立即数写入，如果是读的话没有立即数！
这是个人的简单理解!如果错误之处!还请各位大佬指正!
参考的网站:https://www.jianshu.com/p/44afea340016