考研:计算机组成原理的思考

爱⌒轻易说出口 提交于 2019-11-26 12:34:18

对于计算机组成原理的思考,这本书到底是讲什么的,到底是讲什么的?

到底什么是计算机。经过我对组原的学习,有了一些新的认识。

计算机是什么那?计算机就是运算服务的提供者,计算机组成原理这本书本质讲的就是如何从无到有的提供运算服务。计算机中的一切部件都是为了给IO设备提供更好的运算服务做支持的。

以408考研大纲中的计算机组成原理为例:

  1. 数据的表示及运算
  2. 存储系统
  3. 指令系统
  4. CPU
  5. 总线
  6. IO系统

综述:计算机想要完成运算服务,大体上需要三种模块:运算、数据(包括指令)、控制

数据的表示及运算

什么是数据那?数据是运算的作用对象,也就是处理对象。假如计算机作为一个黑箱,输入是数据,输出也是数据。数据是服务于我们使用者人的。这一章节就在对数据规范化,就像语言中的语法,只有将数据规范化了,计算机才能认识这些数据,从而处理这些数据。无论是二进制的使用,还是各种编码,都是为了将数据规范成为计算机可以识别的数字。其中的纠错码就是为了提高效率设立的。

存储系统

存储器就像就像我们做题时的草稿纸一样,用于记录。这就是存储系统的意义。存储系统是服务于数据的。此处的存储系统主要是指主存,这一章节主要包括对存储器物理介质的介绍以及Cache和虚拟存储器。抽象的来说,我们可以把Cache和虚拟存储器看做主存的帮手。我想,计算机问世没多久的时候这两个东西是不存在的,那为什么出现了那?都是为了提高主存的效率。那么这里我们就该聊聊主存的本质。在组原中,我们可以把主存整体看做存储器。CPU直接面向主存,而Cache和虚拟存储器都应该包括于主存之中,其中Cache是为了用较低的成本提高主存的存取速率,主要利用了程序局部性原理。而虚拟存储器则也是利用了局部性原理,以较低的成本提高了主存的大小。所以这两者都可以看做对主存的强化装备。以较低的成本提升了主存的存取速率和逻辑空间。而本章的存储系统,就是数据的载体,是运算过程中的方法论(指令提供者)和草稿纸(保存运算过程中的数据)。

指令系统:

计算机提供的是最基本的计算,而指令就是将这些最基本的计算简单的组织起来,实现更多方便人使用的逻辑清楚的方法。指令就是计算机的第一本方法论。是对计算机算力资源的第一层抽象。我们人类就可以更好的使用计算机做事。本章介绍了两种指令格式,这里同数据一样,给我们常用的指令用数字按照规则编个名字。分为两种,定长码和 变长码,分别对应了精简指令集和复杂指令集。本章节另外介绍了数据寻址和指令寻址,因为计算机构造和人脑构造的区别,庞大的存储系统需要编写地址,自然的计算机需要寻址。在使用数据和指令时都需要按照某种既定的方式寻址。指令系统讲述了,指令的规范化和数据指令寻址的方式。

CPU:

cpu是计算机的核心,在组原中,cpu是运算担当和控制担当,提供了运算和控制运算的功能。运算是数电的内容,本书并不详细介绍最底层的运算。本章节主要介绍控制的内容。毕竟数据和运算器不是化学反应天生一对,需要有东西控制,才能高效有序的进行。而控制器,就像一个团队的领导者,指挥着各个员工各司其职。控制器在计算机中指挥着计算机资源,让每个资源高效的发挥作用。详细的内容涉及到,流水线的指令控制和数据如何传输。都是运算过程中的过程行为,需要控制器的指挥。

总线:

总线就像控制器的小兵,是控制器下达命令后的执行者。各个数据和指令在总线上有效的传输,计算机通过周期可以识别出数据和指令。总线的使用权分配问题,解决多个使用者的分配,谁用计算机,谁就掌控总线的,这也就意味着,控制了总线权,也就掌握了计算机的使用权。而总线标准同样也是一种规范化的行为,让甲的乙的大家的都互相认识。可以互通使用。

IO系统:

计算机的直接使用者。人类使用IO设备,IO设备使用计算机。通过睿计算机本质的认识,计算机本身只是提供了计算服务的设备,人是不能直接使用计算服务的,毕竟人可没有一个usb可以插到计算机神上。而IO设备就是计算机的使用者,输入输出,而计算机就像黑箱。利用无数个函数将这些输入映射到输出得到人们想要的结果。IO设备因此可以称为外部设备。IP接口,就是IO与计算机之间的桥梁,依旧是一种规范化的行为。同时为了解决多设备同时使用的问题,计算机提供了设备分配权限的方法。

总结:

我们如何使用计算机那?

人——IO设备——(CPU——主存)

计算机组成原理到底讲了什么?

是一门描述计算机如何从无到有提供全套运算服务的课程。其中包括了各种规范化的规则和数据流指令流的过程的内容,当然还包括了计算机的本质到底是什么的问题,提供运算服务的设备。

 

 

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