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计算机硬件基础

1.计算机结构:

芬诺依曼结构:输入设备,输出设备,控制器,运算器,主存储器

输入设备:键盘
输出设备:显示器
主存储器:存储指令,数据
控制器:程序计数器PC(下一条指令的地址),指令寄存器IR(存正在运行的指令),指令译码器(操作码),时序部件(时间顺序)
运算器:算术逻辑单元ALU(算术逻辑运算),累加寄存器AC(暂时存放操作数),数据缓冲寄存器(存读取的指令),状态条件寄存器(过程中的条件码)

注意:指令是由操作码和地址码组成,是一个有意义的二进制码。

操作码:这条指令要完成的操作的性质。
地址码:操作数在存储单元中对应的地址。

2. 寻址方式

  • 立即寻址:操作码直接指出了操作数。 不需要额外的存储空间
  • 优点:速度快,不需要缓存。
  • 缺点:操作数长度受限制(指令长度固定)
  • 变址寻址: 地址码直接指出了一个地址的值,变址寄存器中有一个基址,由指出的地址加上基址得到一个正真的地址的值,这个正真的地址的值就是存储在主存中操作数的地址。不需要额外的存储空间
  • 直接寻址:地址码直接指出了主存中操作数的地址。
  • 间接寻址:地址码指出了操作数所在主存中地址的地址。
  • 寄存器寻址:地址码存放的是操作数的地址
  • 寄存器间接寻址:地址码存放的是操作数的地址的地址。

3.CISC和RISC

指令系统类型 指令 寻址方式 实现方式 其他
CISC是复杂指令集 数量多,使用频率差别大,可变长格式 支持多种寻址 微程序控制技术 芯片设计复杂度更高
RISC是精简指令集: 数量少,使用频率接近 支持方式少,定长格式,大部分为单周期指令,操作寄存器, 硬布线逻辑控制为主,适合采用流水线 优化编译,有效支持高级语言
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