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网站建设开发公司排名,戴南网站建设,建湖网站建设找哪家好,南阳商都网站做网站冯诺依曼模型 冯诺依曼模型主要由五部分组成#xff1a;运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 控制器#xff08;Control Unit#xff09;#xff1a;从内存中取指令、翻译指令、分析指令#xff0c;然后根据指令的内存向有关部件发送控制命令#xff0c;控制相…冯诺依曼模型 冯诺依曼模型主要由五部分组成运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 控制器Control Unit从内存中取指令、翻译指令、分析指令然后根据指令的内存向有关部件发送控制命令控制相关部件执行指令所包含的操作。 运算器ALU处理数据完成各种算术运算和逻辑运算。 计算机运算时运算器的操作对象和操作种类由控制器决定。运算器操作的数据从内存中读取处理的结果再写入内存或暂时放在内部寄存器中而且运算器对内存数据的读写是由控制器来进行的。 存储器Memory:存储程序和各种数据。 内部存储器内存、主存存取速度快容量小价格高。用来存放即将执行的程序和数据可供CPU直接读取。 随机存储器RAM可以被CPU随机读取读取任何一个地址数据的速度是一样的写入任何一个地址数据的速度也是一样的一般存放CPU将要执行的程序、数据断电丢失。只读存储器ROM只能被CPU读不能轻易被CPU写用来存储永久性的程序和数据比如系统引导程序、监控程序等。掉电易失。高速缓存存储器cacheCache是计算机中的一个高速小容量存储器其中存放的是CPU近期要执行的指令和数据其存取速度可以和CPU的速度匹配一般采用静态RAM充当Cache。外部存储器存取速度慢。用来存放暂时不用的程序和数据可以和内存交换数据不需要依赖电来存储数据。如硬盘、光盘… 输入设备与输出设备鼠标、键盘、显示器、打印机等 存储单元与输入输出设备要和中央处理器打交道的话离不开总线。所以他们的关系如下 内存 我们的程序和数据都存储在内存存储的区域是线性的。 在计算机数据存储中存储数据的基本单位是字节byte, 1字节 8 位(bit)。每个字节都对应一个内存地址。 内存的地址是从 0 开始编号的然后自增排序最后一个地址为内存总字节数-1这种结构与程序中的数组类似所以内存中读写任何一个数据的速度都是相同的。 中央处理器 中央处理器也就是CPU32位和64位CPU的主要区别在于一次性能计算多少字节数据 32位CPU一次可以计算4个字节64位CPU一次可以计算8个字节 这里的32位和64位通常称为CPU的位宽代表的是CPU一次可以计算(运算)的数据量。 之所以CPU要这样设计是为了能计算更大的数值如果是8位CPU那么一次只能计算一个字节- 0~255范围内的数值这样就无法完成1000*500的计算为了能一次计算大数的运算CPU需要支持多个byte一起计算所以CPU位宽越大可以计算的数值就越大比如32位CPU能计算的最大整数是4294967295。 CPU内部还有一些组件常见的有寄存器、控制单元和逻辑运算单元。其中控制单元负责控制CPU的工作逻辑运算单元负责计算而寄存器可以分为多种类型每种寄存器的功能不尽相同。 为什么有了内存还需要寄存器 因为内存离CPU太远了而寄存器就在CPU内紧挨着控制单元和逻辑运算单元速度会更快。 常见寄存器种类 通用寄存器用来存放需要进行运算的数据比如需要进行加和运算的两个数据程序计数器用来存储CPU要执行的下一条指令[所在的内存地址]注意不是存储下一条要执行的指令此时指令还在内存中程序计数器只是存储了下一条指令[的地址]。指令寄存器用来存放当前正在执行的指令也就是指令本身指令被执行完之前都存储在这里。 总线 总线是用于CPU和内存以及其他设备之间的同学总线分为三种 地址总线用于指定CPU将要操作的内存地址数据总线用于读写内存的数据控制总线用于发送和接收信号比如中断、设备复位等信号 当CPU要读写内存数据的时候一般需要通过下面这三个总线 首先要通过[地址总线]来指定内存的地址然后通过[控制总线]控制是读或写的命令最后通过[数据总线]来传输数据 线路位宽与CPU位宽 数据是如何通过线路传输的呢其实是通过操作电压低电压表示0高电压表示1. 如果构造了 高低高 这样的电压其实就是 101 二进制十进制表示5如果只有一条线路就意味着每次只能传递1bit的数据即0 或 1 那么传输 101 这个数据就需要3次才能传输完成这样效率非常低。 这样一位一位传输的方式称为串行下一个bit必须等待上一个bit传输完成才能进行传输。想一次传多一些数据增加线路即可这时数据就可以并行传输。 为了避免低效率的串行传输方式线路的位宽最好一次能够访问到所有的内存地址。 CPU想要操作[内存地址]就需要[地址总线] 如果地址总线只有1条那每次只能表示 [ 0 或 1]这两种地址所以CPU能操作的内存地址最大数量为 2 个。不能理解为同时操作两个内存地址如果地址总线有2条那么能表示00、01、10、11四种地址所以CPU能操作的内存地址最大数量为 4 个 那么想要CPU操作4G的内存就需要 32条地址总线。  CPU的位宽最好不要小于线路的位宽 比如32位CPU控制40位宽的地址总线和数据总线的话工作起来会非常麻烦所以32位的CPU最好和32位宽的线路搭配因为32位CPU一次最多只能操作32位宽的地址总线和数据总线。 如果用32位CPU去加和两个64位大小的数字·就需要把这两个64位的数字分成2个低位32位数字和2个高位32位数字来计算先加两个低位的32位数字算出进位然后加和两个高位的32位数字最后再加上进位就能算出结果了可以发现32位CPU并不能一次性算出加和两个64位的数字的结果。 对于64位CPU就可以一次性算出加和两个64位数字的结果因为64位CPU可以一次读入64位的数字并且64位CPU内部的逻辑运算单元也支持64位数字的计算。 但是并不代表64位CPU性能比32位CPU高很多很少应用需要算超过32位的数字所以如果计算的数额不超过32位数字的情况下32位和64位CPU之间没什么区别只有当计算超过32位数字的情况下64位的优势才能体现出来。 另外32位CPU最大只能操作4GB内存就算装了8GB的内存条也没用。而64位CPU寻址范围则很大理论最大寻址空间为. 程序执行的基本过程 程序实际上是一条一条的指令所以程序的运行过程就是把每一条指令一步一步的执行起来负责执行指令的就是CPU。 CPU执行程序的过程如下 CPU读取[程序计数器]的值这个值是指令的内存地址然后CPU的[控制单元]操作[地址总线]指定需要访问的内存地址接着通知内存设备准备数据数据准备好后通过[数据总线]将指令数据传给CPUCPU收到内存传来的数据后将这个指令数据存入到[指令寄存器]。[程序计数器]的值自增表示指向下一个指令[地址]。这个自增的大小由CPU的位宽决定比如32位的CPU指令是4个字节需要4个内存地址存放因此[程序计数器]的值会加4。CPU分析[指令寄存器]中的指令确定指令的类型和参数如果是计算类型的指令就把指令交给[逻辑运算单元]运算如果是存储类型的指令则交由[控制单元]执行。 总结一个程序执行的时候CPU会根据程序计数器的内存地址从内存里面把需要执行的指令读到指令寄存器里面执行然后根据指令长度自增开始顺序读取下一条指令。 CPU从程序计数器读取指令、到执行、再到下一条指令这个过程会不断循环直到程序结束这个不断循环的过程被称为CPU的指令周期 a 1 2的具体执行过程 CPU是不认识 a 1 2 这个字符串的这些字符串只是方便我们认识想要这段程序能跑起来还需要把整个程序翻译成汇编语言的程序这个过程被称为编译 除此之外我们还需要用汇编器翻译成机器码这些机器码由 0 和 1 组成机器语言这一条条机器码就是一条条的计算机指令这个才是CPU认识的东西。 a 1 2 在32位CPU的执行过程。 程序编译过程中编译器通过分析代码发现 1 和 2 是数据于是程序运行时内存会有一个专门的区域来存放这些数据这个区域就是[数据段]。 数据1被存放到0x200位置数据2被存放到0x204位置 数据和指令是分开存放的存放数据的区域称为[数据段]存放指令的区域称为[正文段]。 编译器会把 a 1 2 翻译成 4 条指令存放到正文段中。如图这4条指令被存放到了0x100~0x10c的区域中 0x100的内容是 load 指令将0x200地址中的数据 1 装入到寄存器 R0 0x104的内容是 load 指令将0x204地址中的数据 2 装入到寄存器 R1 0x108的内容是 add 指令将寄存器 R0 和 R1 的数据相加并把结果存放到寄存器 R2 0x10c的内容是 store 指令将寄存器 R2 中的数据存回数据段中的0x208地址中这个地址也就是变量 a 内存中的地址 编译完成后具体执行程序的时候程序计数器会被设置为0x100地址然后依次执行这4条指令。上面的例子中由于是在32位CPU执行的因此指令是占32位大小所以每条指令的地址隔4个字节。数据的大小事根据程序中指定的变量类型比如 int 类型的数据占4个字节char类型的数据占1个字节 总结 64位相比32位优势在哪 64位CPU性能一定比32位CPU高很多吗 64位相比32位CPU的优势主要体现在两个方面 64位CPU可以一次计算超过32位的数字而32位CPU如果要计算超过32位的数字要分多步骤进行计算效率就没那么高但是大部分应用程序很少会计算那么大的数字所以只有运算大数字的时候64位CPU的优势才能体现出来否则和32位CPU的计算性能相差不大。通常来说64位CPU的地址总线是48位而32位CPU的地址总线是32位所以64位CPU可以寻址更大的物理内存空间。如果一个32位CPU的地址总线是32位那么该CPU的最大寻址能力是4G即使使用8G大小的内存也还是只能寻址到4G大小的地址而如果一个64位CPU的地址总线是48位那么该CPU的最大寻址范围是,远超于32位CPU的最大寻址能力。 32位软件和64位软件的区别32位操作系统能够运行在64位电脑上吗 64位和32位软件实际上代表指令是64位还是32位 如果32位指令在64位机器上执行需要一套兼容机制就可以做到兼容运行了。但是如果64位指令在32位机器上运行就比较困难因为32位寄存器存不下64位的指令。操作系统其实也是一种程序操作系统也分为32位和64位其代表的意思就是操作系统中程序的指令是多少位64位操作系统指令为64位不能装在32位的机器上。 硬件的64位和32位指的是CPU的位宽软件的32位和64位指的是指令的位宽。