计算机硬件基础内容

CPU

工作过程

早期 : '取指令 》 通过指令集解码 》 执行',
流程化 : '取指令单元(第一条指令) 》 解码单元(第二条指令) 》 执行单元(第一条指令)',
超变量 : '多个取指单元 》 多个解码单元 》 将结果保存到缓冲区 》 多个执行单元从缓存区获取解码结果执行'

寄存器分类

'通用寄存器' : '保存变量和临时结果',
'程序计数器' : '保存将要取出的下一条指令的内存地址',
'堆栈指针寄存器' : '保存的数据遵循先进后出原则',
'程序状态寄存器' : '用于保存CPU工作状态,决定程序是用户态还是内核态'

CPU工作模式

'内核态' : '内核状态下的CPU,可以执行CPU所支持的所有指令集,该状态下的CPU可以访问硬件层',
'用户态' : '用户状态下的CPU,仅能执行CPU中不含硬件操作的指令集,该状态的CPU可以限制程序对操作系统所造成的安全隐患',
'切换' : '状态之间之间的切换需程序进行系统调用(system call),其本质是通过汇编指令interrupt对程序进行中断,然后使用TRAP切换工作模式'

异常处理

'trap指令一般为硬件层执行,用于警告异常状态的发生,所有情况下的异常操作系统都将得到控制权决定程序是否应该给予控制权',

CPU多级缓存&多核心&多线程

'加入多级缓存' : '在CPU晶圆划分时,划分一块单独的区域作为cache,该区域与CPU同频工作,减少CPU与内存的交互次数,提高工作效率' ,
'多核心' : '晶圆划分时划分出多个CPU处理单元称为多核心,这种将多个独立核心封装在一个处理器上的方案,相对于单个核心的处理器来讲多线程处理能力明显',
'多线程' : '在同一个核心内增加多个逻辑核心称为超线程,超线程能使单个独立核心运行两种不同的线程,其优势在于在维持功耗的同时,又提高了CPU的多线程处理能力'

存储器

'ram' : '临时性存储设备,ram通常来讲速度快,容量小,数据变动大,临时存储在内存中的数据将在断电后消失',
'rom' : '永久存储设备,rom在断电后数据不会消失,rom内的数据一般在设备出产前便写入固件,不能随意进行改写',
'cmos' : 'CMOS作为临时性存储设备,在计算机硬件中用作bios的配置存储,通过锂电池进行保存数据,容易改写',
'eeprom' : '称作电可擦除式rom,也称为闪存,其数据能长期保存,特点是速度快,成本高'

磁盘

'数据读取写入方式' : '盘片中包含一段一段的扇区,而磁头通过盘片上一根根的圆形磁道寻找数据位置并进行读写操作',
'寻道平均时间' : '磁头到达数据所在磁道所需要的平均时间',
'延迟时间' : '在磁头到达所在的扇区后,磁头将开始在扇区内找到所需的数据,所消耗的时间成为延时时间'

总线

'总线工作方式' : '总线由南北桥芯片,即PCI(北桥)、ISA(南桥)芯片进行控制',
'北桥' : '早期的北桥在主板中的位置邻近CPU,负责连接速度较快的设备,以及I/O设备,intel在G41芯片组之后,抛弃了主板上的北桥,将其继承在了CPU当中',
'南桥' : '南桥负责连接速度较慢的设备,比较常见的总线是SATA总线以及早期的ISA和IDE总线'

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