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第1章 计算机硬件基础
1.1 CPU 中的相关组件
●程序计数器
是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。在程序执行前，必须将程序的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入程序计数器，当执行指令时，CPU将自动修改程序计数器的内容，即每执行一条指令程序计数器增加一个量，使其指向下一个待指向的指令。程序的转移等操作也是通过该寄存器来实现的。
●地址寄存器
一般用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址，以方便对内存的读写操作。
●累加器
是专门存放算术或逻辑运算的一个操作数和运算结果的寄存器
●ALU
是CPU的执行单元，主要负责运算工作。
●指令寄存器
一般用来保存当前正在执行的一条指令。
●数据寄存器
主要是用来保存操作数和运算结果等信息的，其目的是为了节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。
●地址寄存器
一般用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址，以方便对内存的读写操作。1.2 CPU 的性能指标
●主频
即CPU的工作频率，单位是Hz(赫兹)。
●字长
即CPU的数据总线一次能同时处理数据的位数。
●CPU缓存(Cache Memory)
是位于CPU与内存之间的临时存储器。
●核心数量
是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
1.3输入输出
●内存与接口地址独立编制方式
内存地址和接口地址完全独立的两个地址空间，它们是完全独立的并且是相互隔离的。访问数据时所使用的指令也完全不同，用于接口的指令只用于接口读写，其余的指令全都是用于内存的。因此，在编程序或读程序中很容易使用和辨认。
●内存与接口统一编址方法
内存地址和接口地址统一在一个公共的地址空间里，即内存单元和接口共用地址空间。在这些地址空间里划出一部分地址分配给接口使用，其余地址归内存单元使用。分配给内存的地址区间只能用于内存单元，接口绝不允许使用。同样，分配给接口的地区间内存单元也绝不能再用。这种编址方法的优点是原则上用于内存的指令全部都可以用于接口，其中一部分分配给接口使用，剩余的为内存所用，这经常会导致内存地址不连续。
●直接程序控制(无条件传送/程序查询方式)
无条件传送：
在此情况下，外设总是准备好的，它可以无条件地随时接收CPU发来的输出数据，也能够无条件地随时向CPU提供需要输入的数据。
程序查询方式：
在这种方式下，利用查询方式进行输入输出，就是通过CPU执行程序查询外设的状态，判断外设是否准备好接收数据或准备好了向CPU输入的数据。
●中断方式
由程序控制I/O的方法，其主要缺点在于CPU必须等待I/O系统完成数据传输任务，在此期间CPU需要定期地查询I/O系统的恶状态，以确认传输是否完成。因此整个系统的性能严重下降。
●DMA
是指数据在内存与I/O 设备间的直接成块传送，即在内存与I/O 设备间传送一个数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉，只需要CPU在过程开始启动(即向设备发出"传送一块数据"的命令)与过程结束(CPU通过轮询或中断得知过程是否结束和下次操作是否准备就绪)时的处理。实际操作由DMA硬件直接执行完成，CPU在此传送过程中做别的事情。
