2.1. 计算机系统构成

2.1.1. 处理器(Processor)

2.1.1.1. 简介

处理器是计算机的核心部件,由超大规模集成电路芯片构成,通常简称CPU。

一方面,它完成各种基本运算,包括加、减、乘、除等算术运算和逻辑判断、比较、位移等逻辑运算。另一方面,CPU还控制计算机各部件协调地工作,也就是说,整个计算机工作的顺序、信息输入、输出都是由CPU统一控制。

2.1.1.2. RISC与CISC

精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer,RISC)和复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer )是当前CPU的两种架构,它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。

早期的CPU全部是CISC架构,它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。比如对于乘法运算,只需要一条指令 mul addra, addrb 就可以完成,将地址中的数据读入寄存器,相乘和将结果写回内存的操作全部依赖于CPU中设计的逻辑来实现。这种架构会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求,但对于编译器的开发十分有利。

RISC架构要求软件来指定各个操作步骤。上面的例子如果要在RISC架构上实现,指令可能为 mov eax, addra; mov ebx, addrb; mul eax, ebx; str addra, a 这种架构可以降低CPU的复杂性以及允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU,但对于编译器的设计有更高的要求。

2.1.2. 内存储器(Memory)

内存储器简称内存。内存分为两部分,有一部分用于永久存放特殊专用数据,只能从 中取出数据,不能向内写入数据,称为只读存储器(简称ROM)。其余的部分由计算机执行程序时使用,既可存入数据又可取出数据,称为随机存储器(简称RAM)。

2.1.3. 外存储器(Auxiliary Memory)

内部存储器容量是有限的,而且当计算机断电后,里面的内容会消失。因此需要容量更大,且能永久保存数据的存储器,这就是外存储器,也称为辅助存储器。BIOS固件就是一种特殊的外存贮器。

2.1.4. 输入设备

从计算机外部获取信息的设备称为输入设备。

常见的输入设备有键盘、鼠标、话筒、扫描仪等。

2.1.5. 输出设备

输出设备将计算机中的数据以文字、图形、声音等方式显示出来。

常见的输出设备有:显示器、打印机等。