冯诺依曼计算机体系[通俗易懂]

冯诺依曼计算机体系1.存储器(指的是内存与外存)操作系统内核可以直接其中内存被分为用户空间与内核空间。

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冯诺依曼计算机体系[通俗易懂]

冯诺依曼计算机体系

1.存储器(指的是内存与外存)

其中内存被分为用户空间内核空间。

操作系统的核心是内核,与其他应用程序相独立,拥有更高的权限。能够访问受保护的内存空间,也拥有直接访问底层硬件设施的权限,因此需要将内核保护起来。操作系统将内存空间分为了用户空间和内核空间,内核空间中的数据与代码拥有更高的权限。内存访问的相关硬件在进程运行期间会进行访问管理,使用户空间的进程不能直接读写内核空间中的内存。

2.CPU

冯诺依曼计算机体系[通俗易懂]

cpu的功能:

1,程序控制:控制程序顺序执行。

2,操作控制:将操作信号送到对应的部件。

3,时间控制:控制操作信号出现的时间,持续时间,出现的顺序。

4,数据处理:对数据进行算术逻辑运算。

5,中断控制:对出现的异常等情况进行中断。

cpu包含运算器,控制器。

运算器:为计算机提供算术运算,逻辑运算及逻辑测试。

包含了算术逻辑单元(ALU),累加寄存器(AC),数据缓冲寄存器(DR),状态条件寄存器(程序状态字PSW)。

1.算术逻辑单元

负责处理数据,实现数据的算术逻辑运算。

2.累加寄存器

是一种通用寄存器,为ALU提供工作区。在运算器中至少存在一个,用于存放ALU的计算结果。

3.数据缓冲寄存器

作为CPU,存储器,及其他设备数据传输的中继站及缓存。

4.状态条件寄存器

存储着cpu经过算术运算和逻辑运算或逻辑测试的结果建立的条件码内容。分为状态标志,控制标志。

控制器:控制CPU的整体工作,决定了计算机运行期间的自动化,不仅要保证程序的正确运行,而且要处理出现的异常情况。

一般包含了指令控制逻辑,时序控制逻辑,总线控制逻辑,中断控制逻辑。

指令控制逻辑:

取指令,指令译码,按照指令操作码进行控制

1.指令寄存器:

存储当前执行的指令,执行的指令从内存中提取到缓存内,之后从缓存送到指令寄存器中。

2.程序计数器

在程序执行前,将程序的开始地址送入程序计数器中,该地址为程序加载到内存中时生成。在执行指令时,CPU会自动更新PC,使PC始终指向下一个执行指令。

3.地址寄存器

储存CPU当前使用的内存单元地址。

4.指令译码器

指令分为操作码与地址码,指令译码器将操作码进行分析并解释,并将具体的控制信号发送给操作控制器。

时序控制逻辑:

为每个指令提供时间顺序的控制信号。

总线控制逻辑:
提供为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。

中断控制逻辑:

控制各种中断请求,并将各种请求按照高低的顺序排序,交给CPU处理。

 

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