【五】计算机组成原理

1、CPU

  1. 三大部件:运算器、控制器、寄存器。
  2. 程序就是有数据加指令组成。
  3. 寄存器(register):数据暂存区,保存临时运算结果,通常不断在刷新。
  4. CPU为了能去RAM中取内容,必须具有寻址能力。

2、北桥(north bridge)负责RAM和内存间的电路相连

  1. 32bit--->有32根线 (最多可理解4G物理内存)       64--->有64根线(可以理解海量内存空间)
  2. CPU的线路可以复用 。

3、PAE技术:物理地址扩展 Physical Address Extension

​      注:就32位系统来说,在32根线的基础上加了4根线,让32位平台最多可以寻址64G(操作系统本身必须支持)  即:32bit+4bit   但是单进程最大可使用的内存为3G(PAE限制) 

4、缓存

  1. 内存较CPU时钟频率慢的多,速度不匹配,提供缓存可以有效提高速度。 
  2. 对于CPU来说,一级缓存是独有的,二级也是,但三级共用,CPU通常只和一级缓存打交道(价格:一级>二级>三级)所以一级缓存通常较小,二级较大,三级最大。
  3. 缓存能解决此问题的原因:缓存器比原始设备速度快,但容量却小得多(但程序具有局部性,通常仅有20%的数据常用到,就把常用的数据缓存到cache,不常用的数据用到时基于置换策略转存到cache)
  4. 缓存置换策略:FIFO等。
  5. 程序局部性:  
  • 空间局部性:把周边的数据也加在出来。
  • 时间局部性:一段数据一段时间被使用过,很短时间内他会再被用到。

5、N路关联技术:把内存分成多个小单元

  1. ​ 常用的有:2路、4路、8路(完全关联)
  2. 优点:大大提高了内存命中率。

6 、在写缓存的同时必须更新内存及其他级别缓存时,用到通写技术

  1. write through:通写
  2. write  back :  回写:cpu更新了一级缓存时,不会立即更新其他缓存和内存,但在一级缓存中内容需清空时,才把内容更新至其他内存和内存(回写效率高于通写)    目前常用

7、显卡(video card/GPU)

需处理大量显示数据,显卡也直接接在北桥上。

8、南桥

9、I/O端口:大约65535个

 一个I/O设备连接到主机时,会申请一批I/O端口。

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