計(jì)算機(jī)組成概念與組成部分
計(jì)算機(jī)組成(computer composition)指的是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn),包括機(jī)器機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)流和控制流的組成及邏輯設(shè)計(jì)等。
計(jì)算機(jī)組成的任務(wù)是在指令集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定分配給硬件系統(tǒng)的功能和概念結(jié)構(gòu)之后,研究各組成部分的內(nèi)部構(gòu)造和相互聯(lián)系,以實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令集的各種功能和特性。這種聯(lián)系包括各功能部件的內(nèi)部和相互作用。
計(jì)算機(jī)組成要解決的問(wèn)題是在所希望達(dá)到的性能和價(jià)格下,怎樣最佳,最合理地把各個(gè)數(shù)倍和部件組成成計(jì)算機(jī),已實(shí)現(xiàn)所確定的ISA。計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要確定的方面應(yīng)包括:
(1)數(shù)據(jù)通路寬度:數(shù)據(jù)總線上一次并行傳送的信息位數(shù)。
(2)專(zhuān)用部件的設(shè)置:是否設(shè)置乘除法、浮點(diǎn)運(yùn)算、字符處理、地址運(yùn)算等專(zhuān)用部件,設(shè)置的數(shù)量與機(jī)器要達(dá)到的速度、價(jià)格及專(zhuān)用部件的使用頻度等有關(guān)。
(3)各種操作對(duì)部件的共享程度:分時(shí)共享使用程度高,雖限制了速度,但價(jià)格便宜。設(shè)置部件多降低共享程度,因操作并行度提高,可提高速度,但價(jià)格也會(huì)提高。
(4)功能部件的并行度:是用順序串行,還是用重疊、流水或分布式控制和處理。
(5)控制機(jī)構(gòu)的組成方式:用硬聯(lián)還是微程序控制,是單機(jī)處理還是多機(jī)或功能分布處理。
(6)緩沖和排隊(duì)技術(shù):部件間如何設(shè)置及設(shè)置多大容量的緩沖器來(lái)協(xié)調(diào)它們的速度差;用隨機(jī)、先進(jìn)先出、先進(jìn)后出、優(yōu)先級(jí),還是循環(huán)方式來(lái)安排事件處理的順序。
(7)預(yù)估、預(yù)判技術(shù):為優(yōu)化性能用什么原則預(yù)測(cè)未來(lái)行為。
(8)可靠性技術(shù):用什么冗余和容錯(cuò)技術(shù)來(lái)提高可靠性。
硬件組成部分
主要分為五個(gè)部分:
1. 控制器(Control):是整個(gè)計(jì)算機(jī)的中樞神經(jīng),其功能是對(duì)程序規(guī)定的控制信息進(jìn)行解釋?zhuān)鶕?jù)其要求進(jìn)行控制,調(diào)度程序、數(shù)據(jù)、地址,協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部分工作及內(nèi)存與外設(shè)的訪問(wèn)等。
2. 運(yùn)算器(Datapath):運(yùn)算器的功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。
3. 存儲(chǔ)器(Memory):存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)和各種信號(hào)、命令等信息,并在需要時(shí)提供這些信息。
4. 輸入(Input system):輸入設(shè)備是計(jì)算機(jī)的重要組成部分,輸入設(shè)備與輸出設(shè)備合稱(chēng)為外部設(shè)備,簡(jiǎn)稱(chēng)外設(shè),輸入設(shè)備的作用是將程序、原始數(shù)據(jù)、文字、字符、控制命令或現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)等信息輸入到計(jì)算機(jī)。常見(jiàn)的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、光電輸入機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤(pán)機(jī)、光盤(pán)機(jī)等。
5. 輸出(Output system):輸出設(shè)備與輸入設(shè)備同樣是計(jì)算機(jī)的重要組成部分,它把外算機(jī)的中間結(jié)果或最后結(jié)果、機(jī)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)符號(hào)及文字或各種控制信號(hào)等信息輸出出來(lái)。微機(jī)常用的輸出設(shè)備有顯示終端CRT、打印機(jī)、激光印字機(jī)、繪圖儀及磁帶、光盤(pán)機(jī)等。
(cpu=控制器+運(yùn)算器
主板=I/O總線,輸入輸出系統(tǒng)
存儲(chǔ)器=內(nèi)存+硬盤(pán)
I/O設(shè)備:鍵盤(pán),鼠標(biāo),掃描儀,顯示器等等