计算机组成原理基础知识

计算机之父

冯诺依曼 计算机由CPU处理器、运算器、存储器( RAM, ROM等 )输入设备、输出设备五部分组成

图灵提出了计算机的理论模型和图灵机概念

逻辑地址和物理地址

为了解决使用物理地址不连续的问题,逻辑地址可以连续,而且映射到物理地址时,是不连续的。

需要页表来储存逻辑页和物理页的对应号关系,页表是页码,储存在内存,而段表储存在内存或寄存器

虚拟内存

  1. 为了让CPU的利用率提高,就需要增加更多的进程给CPU,但是进程需要内存空间,所以会导致内存不够,需要利用磁盘等空间,虚拟化内存,利用某种算法,把暂时不用的信息放在磁盘,有可能会用到的信息放内存中。这样在某进程处理IO操作时,CPU可以即时切换到另一个进程。
  2. 如果计算机内存不够,则需要利用虚拟内存在逻辑上进行容量扩展。而实际上,它通常被分割成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换,即磁盘转内存。
  3. 虚拟地址可以保证每个进程的地址独立,并且可以保证连续性,映射到物理内存就可以不连续,可以被分成很细小的一页一页

页和段的区别

页是信息的物理单位,是出于系统内存利用率的角度提出的离散分配机制;段是信息的逻辑单位,每个段含有一组意义完整的信息,是出于用户角度提出的内存管理机制。

页的大小是固定的,由系统决定;段的大小是不确定的,由用户决定

页地址空间是一维的,段地址空间是二维的。

因为页表也是在内存中,需要很占空间,所以产生了两级页表,这样可以在需要的时候再分配页表空间。

进程状态

进程有就绪、执行、阻塞3种状态

SRAM和DRAM区别

SRAM是英文Static RAM的缩写,它是一种具有静志存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。不像DRAM内存那样需要刷新电路,每隔一段时间,固定要对DRAM刷新充电一次,否则内部的数据即会消失,因此SRAM具有较高的性能,但是SRAM也有它的缺点,即它的集成度较低,相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积,所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。

DRAM,动态随机存取存储器,需要不断的刷新,才能保存数据。而且是行列地址复用的,许多都有页模式。
SRAM,静态的随机存取存储器,加电情况下,不需要刷新,数据不会丢失,而且,一般不是行列地址复用的。
SDRAM,同步的DRAM,即数据的读写需要时钟来同步。

SRAM用作于置于CPU与主存间的高速缓存(cache)。
DRAM用作于内存。

高速缓存

高速缓存(Cache)是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存,CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期,Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据,即也就是用于暂时存放内存中的数据,若果寄存器要取内存中的一部分数据时,可直接从缓存中取到,这样可以调高速度。高速缓存是内存的部分拷贝。Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache)。

寄存器

寄存器(Register)是中央处理器(CPU)内的组成部份,拥有非常高的读写速度。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中,包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,包含的寄存器有累加器(ACC)。

寄存器的工作方式很简单,只有两步:(1)找到相关的位,(2)读取这些位。

总体来说:CPU <---> 寄存器<---> 缓存<--->内存