计算机系统知识

1.1. 计算机系统基础知识

1.1.1. 硬件基本组成

基本硬件系统由 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 大部件组成。

运算器、控制器 等部件集成在一起，统称为 中央处理单元 ( Central Processing Unit, CPU )。

存储器 分为 内部存储器 和 外部存储器 。日常中前者我们一般称为 运行内存，后者称为 存储内存。

内部存储器： 速度高、容量小，一般用于临时存放程序、数据及中间结果。

外部存储器： 容量大、速度慢，可以长期保存程序和数据。

输入设备和输出设备合称为 外部设备 (简称外设)。

1.1.2. 中央处理单元

1. CPU 的功能

1） 程序控制。
2） 操作控制。
3） 时间控制。
4） 数据处理。

此外，CPU 还需要对系统内部和外部的中断或异常作出相应。

2. CPU 的组成

CPU 主要由 运算器、 控制器、 寄存器 和 内部总线 等部件组成。

1） 运算器

运算器 由 算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit, ALU)、 累加寄存器(AC)、 数据缓存寄存器(DR) 和 状态条件寄存器(PSW) 等组成。用于完成计算机的各种算术和逻辑运算。

2) 控制器

控制器一般包括 指令控制逻辑、 时序控制逻辑、 总线控制逻辑 和 中断控制逻辑 等几个部分。控制器用于整个 CPU 的工作，它决定了计算机运行过程的自动化。

3） 寄存器组

寄存器组可分为 专用寄存器 和 通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器，作用是固定的。

3. 多核 CPU

核心 又称为 内核，是 CPU 最重要的组成部分。

多核 即在一个单芯片上面集成两个甚至更多个处理器内核。

多核 CPU 系统最大的优点是可满足用户同时进行多任务处理的要求。

单核多线程 CPU 是交替地转换执行多个任务，只不过交替时间很短，用户一般感知不到。