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指令集
CPU中含有多种指令集#xff0c;指令集对于CPU运算具有指导和优化的硬程序#xff0c;用来引导CPU进行加减运算和控制计算机操作系统的一系列指令的集合
常见的就有微指令集RISC和复杂指令集CISC
RISC#xff1a;包括ARM架构和PPC架构
CISC#xff…计算机概论
指令集
CPU中含有多种指令集指令集对于CPU运算具有指导和优化的硬程序用来引导CPU进行加减运算和控制计算机操作系统的一系列指令的集合
常见的就有微指令集RISC和复杂指令集CISC
RISC包括ARM架构和PPC架构
CISC包括intel架构和AMD架构等的x86架构
常见的cpu主要是x86架构其中又分为8位、16位、32位表示cpu一次能够读写的数据位数现在已经升级到了64位。
Q在现在的cpu中的微指令集中包含哪些有关于多媒体、虚拟化、省电功能相关的微指令集
多媒体微指令集SSE、SSE2、MMX、SSE3、SSE4、AMD-3DNow
虚拟化微指令集intel-VT AMD-SVM
省电功能intel-SpeedStepAMD-PowerNow硬盘是一直存放回忆的地方供以后调用
内存是存放暂时处理的数据的地方
主板神经系统连接所有的原件
计算单位 后面计算时会用到
1.容量单位M、k、byte、bit
500GB 500 * 1000 * 1000 * 1000Byte
2.速度单位HZ MHZ GHZ
intel芯片架构
1.早期的芯片使用两个桥接器来控制各个元件的沟通
北桥链接速度较快上面挂载着cpu、内存、gpu
南桥速度较慢上面挂载着硬盘、USB、网卡等
2.现在主流的芯片都会把CPU和内存直接封装在一起 PCle 主要是负责cpu与gpu和存储设备的通信
而cpu与内存之间的通信主要是在System Agent中集成了使用的是IMC所以去除了北桥的存在
CPU
cpu的工作频率 外频 × 倍频
外频主要是cpu与外界元件进行数据传输时的速度
倍频倍频则是 CPU 内部用来加速工作性能的一个倍数
CPU与内存
CPU中的内存控制芯片------FSB前端总线速度------内存
每次频率能够传输的数据量为64位则64就为传输的宽度
CPU可以从内存中取得的最长的带宽为频率速度 (MHZ) × 传输的宽度(Bytes)
CPU每次能够处理的数据量成为字组大小WordSize
cpu多核实现 内存
个人电脑的内存主要为 DRAM(dynamic random access memory)
主要是在通电的情况下使用断电时数据就会消失因此我们称这种RAM为挥发性内存
SDRAM/DDR型号数据宽度bit内部频率MHz频率速度带宽频率x宽度SDRAMPC10064100100800MBytes/secSDRAMPC133641331331064MBytes/secDDRDDR-266641332662.1GBytes/secDDRDDR-400642004003.2GBytes/secDDRDDR2-800642008006.4GBytes/secDDRDDR3-160064200160012.8GBytes/sec
DDR3L 为了节省更多的电力新的制程中降低了内存的操作电压因此 DDR3 标准电压为 1.5V但 DDR3L 则仅须 1.35V 喔
内存的多通道设计
一般内存的数据宽度为64位如果将两个内存加以合并就会有128bit的数据宽度这就是双通道设计
L2高速存缓器
内存与cpu之间的数据传输还需要通过cpu中的内存控制器也就是说数据必须通过
内存------CPU内存控制器-----CPU
如果有些数据是我们经常所要用到的一次一次通过内存取用很麻烦则我们设计了一个暂时存储器称为L2高速存缓器不用再去内存中取用数据。
由于L2高速存缓器必须结合在CPU中所以它的频率必须与CPU一样DRAM无法达到高速的效果则我们采用SRAMstatic random access memory静态随机存储器。
ROM 只读存储器
由于CPU要驱动不同的功能模块需要不同的电压等参数那么是如何去根据不同的模块去选择适合的频率呢
每个模块的各项参数包括系统时间、设备的IO地址、IRQ、CPU的电压频率被记录在一块称为CMOS的芯片上这块芯片是由外接电源来进行供电那么CMOS是如何更新和读取数据呢
BIOS(basic input output system)这一套程序被写入主板的一块内存芯片ROM之中每次开机启动时都是优先启动BIOS
1.在开机时BIOS可以使用CMOS中的参数
2.也可以在开机后按Delete键或小键盘上的Del键就可以进入CMOS设置界面
ROM是只读的若我们要更新系统时无法修改ROM的值所以现在BIOS一般写在Flash中
显卡 VGA
显卡与主机CPU和内存的通信也是通过显卡上的cpu控制进行由于显卡需要处理音频和图像需要数据传输的速度很快显卡和主板经历了几代传输接口PCI----AGP----PCIe
规格宽度速度带宽PCI32 bits33 MHz133 MBytes/sPCI 2.264 bits66 MHz533 MBytes/sPCI-X64 bits133 MHz1064 MBytes/sAGP 4x32 bits66x4 MHz1066 MBytes/sAGP 8x32 bits66x8 MHz2133 MBytes/sPCIe 1.0 x1无无250 MBytes/sPCIe 1.0 x8无无2 GBytes/sPCIe 1.0 x16无无4 GBytes/s
例题假设你的桌面使用1024x768分辨率且使用全彩每个像素占用3Bytes的容量请问你的显卡至少需要多少内存才能使用这样的彩度
像素个数1024 × 768 786432个
每个像素占用3Bytes
内存大小786432 × 3 2.35MBytes除了显卡与主板接口显卡也需要与显示器进行来连接常用采用的接口格式为HDMI
硬盘 盘片上的数据
扇区如图所示的每一个小块为一个小扇区
磁道同一个半径的扇区绕一圈共同组成一个磁道
柱面加上Z轴同一个半径的磁道共同组成的一个柱面
硬盘通常分为传统磁盘、外接式磁盘、SSD固态硬盘
传统磁盘
与主板之间采用SATA、SAS接口
版本带宽 Gbit/s速度 MByte/sSATA 1.01.5150SATA 2.03300SATA 3.06600
版本带宽 Gbit/s速度 MByte/sSAS 13300SAS 26600SAS 3121200
虽然传统磁盘理论上能够达到600MByte/s的速度但是在实际物理层面只能达到200~300的速度
外接式磁盘
例如USB接口
版本带宽 Mbit/s速度 MByte/sUSB 1.0121.5USB 2.048060USB 3.05G500USB 3.110G1000
SSD固态硬盘
普通的硬盘因为有扇片的存在以及有马达和磁头的存在。当我们在搜寻某个数据时数据比较分散读写的速度明显不快搜查的效率不高所以我们采用一种新式的硬盘叫做SSD没有扇片和磁头的存在都是内存。
没有马达不需要转动而是采用内存直接读写的特性
与主板的接口仍然采用SATA或者SAS接口
主板芯片组
主板芯片上的IO口的数量是固定的不同的模块可能公用同一组IO口那如何区分是哪一个模块呢
我们采用地址address加中断IRQ的方式不同的模块有着不同的地址地址的作用就像门牌号一样当完成任务之后会通过中断IRQ的方式通知CPU现在运行的是哪个模块以及结果是什么以便CPU区分和进行接下来的操作
数字和文字的编码方式
在计算机中数字的编码方式一般是公认的二进制、八进制、十进制、十六进制而计算机只识别2进制数
而文字的编码方式则需要使用ASCII码对照表将文字内容转变为数字内容供计算机识别和使用
软件程序运行之操作系统 OS
我们需要将程序语言通过编译器转换成机器语言从而驱动机器使用
而不同的机器又需要不同的程序语言去驱动当我们将数据放入内存中我们需要经历四步
1.计算内存大小
2.取得内存
3.获取内存的地址
4.将数据放入
这样做太繁杂了为了防止重复撰写代码我们采用操作系统去整体控制硬件 如图由硬件通过操作系统控制操作系统去提供接口给我们使用我们只需要在系统调用层方面关注操作系统接口提供给我们的函数即可无需再关注其他的。
操作系统提供的功能让CPU进行算数运算和逻辑判断、内存数据的读取、网卡数据的传输等等
至于不同的硬件有着不同的操作系统
硬件的厂商将会针对特定的操作系统让操作系统能够驱动该硬件
于是操作系统开发者就会提供硬件开发商接口供硬件的厂商使用。
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