(真正的肝)大三深度学习计算机组成原理第一章—概论深化、以及各种专业名词解释辨析(非常适合新手)

2023-05-16

大家好,这里是X,从今天开始出一下我学习计算机组成原理的博客😎😎😎那么这一期和机器学习一样,是记录我学习的过程,如有错误,欢迎更正🪐,那么就让我们开始吧🤍
有疑惑或者想和X交流各种各式各样的问题也可以发到我的邮箱📫:2439277051@qq.com🍬

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  • 1.1 计算机系统的简介🙊
    • 1.1.1概念
    • 1.1.2计算机的层次结构
    • 1.1.3计算机组成和构成的区别
  • 1.2计算机的基本组成
    • 1.2.1冯诺伊曼体系的核心思想:
    • 必备功能
    • 计算机必须具备的五大基本组成部件
    • 冯诺依曼硬件框图
    • 以存储器为中心的计算机框架结构图
  • 1.2.2硬件图各部分的功能
    • 运算器
      • 运算器进阶
    • 存储器
      • 存储单元(升华)
    • 控制器
      • 控制器升华
    • 输入、输出设备
    • CPU概念
    • I/O设备
    • 主存储器
      • 主存储器工作方式
      • 主存储器中必备的两个配置
    • 总结一下
        • 再来一个新概念🍰

1.1 计算机系统的简介🙊

1.1.1概念

🥞硬件(英文名Hardware)是计算机硬件的简称,是指计算机系统中由电子,机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。🍔
🍟简而言之,硬件的功能是输入并存储程序和数据,以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。从外观上来看,微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等;外部设备包括鼠标、键盘等。🍕

🥯软件(中国大陆及香港用语,台湾称作软体,英文:software)是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。
🍤一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件。软件并不只是包括可以在计算机(这里的计算机是指广义的计算机)上运行的电脑程序,与这些电脑程序相关的文档一般也被认为是软件的一部分。简单的说软件就是程序加文档的集合体。另也泛指社会结构中的管理系统、思想意识形态、思想政治觉悟、法律法规等等。
🥙更深层次的定义:
1.运行时,能够提供所要求功能和性能的指令或计算机程序集合。
2.程序能够满意地处理信息的数据结构。
3.描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文档。
以开发语言作为描述语言,可以认为:软件=程序+数据+文档

1.1.2计算机的层次结构

说到计算机层次结构不知道你们会不会和计算机体系结构弄乱,在这里跟大家梳理一下:

计算机的层次结构🥣

计算机系统层次结构,指的是计算机系统由硬件和软件两大部分所构成,而如果按功能再细分,可分为7层。把计算机系统按功能分为多级层次结构,就是有利于正确理解计算机系统的工作过程,明确软件,硬件在计算机系统中的地位和作用。

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补充:第6级为应用软件;5,4,3级为系统软件;2级为软硬件的分界;1,0级为硬件

计算机的体系结构🥣

计算机体系结构是指根据属性和功能不同而划分的计算机理论组成部分及计算机基本工作原理、理论的总称。其中计算机理论组成部分并不单与某一个实际硬件相挂钩,如存储部分就包括寄存器、内存、硬盘等。
🥪简单来说:计算机体系结构指软、硬件的系统结构,是那些能够被程序员所看到的计算机系统的属性,也就是概念性的结构与功能特性

1.1.3计算机组成和构成的区别

首先学习这一门课一定要知道如何区别计算机体系结构、计算机组成这两个概念

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剖析一下它们的概念:
上面已经讲过了计算机体系结构到底为何方神圣了,那么计算机组成就是指如何实现计算机体系所体现出来的那些属性,就是这么简单的关系在我的课本上有几个很不错的例子去解释这两者之间的关系🍜🍜🍜

  • 指令系统体现了机器的属性,这是属于计算机结构问题,但是这些指令如何实现,也就是包括如何取指令、取操作数、运算、结果的输出等等这些都是计算机组成问题所以,当两台相同的计算机指令系统相同的时候,只能认为他们具有相同的结构,至于它们是如何实现指令功能的,可以完全不同
  • 例如一台机器是否具备乘法指令的功能,那么这个就是一个结构问题,至于说实现乘法指令采用何种方式,那么这个就是一个组成问题

相信到这里,大家对这两者之间的区别应该有了一个大致的感觉了
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1.2计算机的基本组成

1.2.1冯诺伊曼体系的核心思想:

冯诺依曼是:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。
采用二进制作为计算机数值计算的基础,以0、1代表数值。不采用人类常用的十进制计数方法,二进制使得计算机容易实现数值的计算。
程序或指令的顺序执行,即预先编好程序,然后交给计算机按照程序中预先定义好的顺序进行数值计算。

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必备功能

🥟根据冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能:
🌭把需要的程序和数据送至计算机中。
🌭必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
🌭能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
🌭能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
🌭能够按照要求将处理结果输出给用户。

计算机必须具备的五大基本组成部件

🥙为了完成上述的功能,计算机必须具备五大基本组成部件,包括:
🌮输入数据和程序的输入设备
🌮记忆程序和数据的存储器
🌮完成数据加工处理的运算器
🌮控制程序执行的控制器
🌮输出处理结果的输出设备
对应下图👇👇👇

冯诺依曼硬件框图

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以存储器为中心的计算机框架结构图

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1.2.2硬件图各部分的功能

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运算器

🥯计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。

运算器进阶

运算器最少需要包括3个寄存器和一个算数逻辑单元(ALU),其中ACC为累加器,MQ为乘商寄存器,X为操作数寄存器

存储器

🥫存储器是用来存放数据和单元

存储单元(升华)

🍟存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),两者的功能有较大的区别,因此在描述上也有所不同 。
🥐存储器是许多存储单元的集合,按单元号顺序排列。每个单元由若干二进制位构成,以表示存储单元中存放的数值,这种结构和数组的结构非常相似,故在VHDL语言中,通常由数组描述存储器 。

控制器

🍚控制器(英文名称:controller)是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

控制器升华

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输入、输出设备

🦪非常简单啦,比如鼠标、键盘就是输入设备
🍣打印输出、显示器输出这些就是输出设备

CPU概念

🥞由于运算器和控制器在逻辑关系上非常的紧密,特别像大规模集成电路这些,这两大部件往往都集成在同一块芯片上,因此呢,通常将它们合起来统称为“中央处理器”---->CPU

I/O设备

🍳输入和输出设备简称为I/O设备

主存储器

🍱主存储器(Main memory),简称主存。是计算机硬件的一个重要部件,其作用是存放指令和数据,并能由中央处理器(CPU)直接随机存取。主存储器是按地址存放信息的,存取速度一般与地址无关。

主存储器工作方式

按照存储单元的地址号来实现对存储字各位的存(写入)、取(读出),这种存储方式就是——按地址存储方式(简称访存)

主存储器中必备的两个配置

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总结一下

经过了上面的CPU、I/O设备的概念后,计算机就可以认为由三大部分组成:CPU、I/O设备、主存储器

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再来一个新概念🍰

CPU与主存储器合起来又称为主机,I/O设备又可称为外部设备,上面也有啦
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今天暂时就到这里啦,别忘了点赞、关注、评论噢
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