第1章 計算機硬件基礎

1 考點精講

1.1 CPU中的相關組件

1、程序計數器：是用于存放下一條指令所在單元的地址的地方。在程序執行前，必須將程序的起始地址，即程序的一條指令所在的內存單元地址送入程序計數器，當執行指令時，CPU將自動修改程序計數器的內容，即每執行一條指令程序計數器增加一個量，使其指向下一個待執行的指令。程序的轉移等操作也是通過該寄存器來實現的。

2、地址寄存器：一般用來保存當前CPU所訪問的內存單元的地址，以方便對內存的讀寫操作。

3、累加器：是專門存放算術或邏輯運算的一個操作數和運算結果的寄存器。

1.2 CICS與RISC

1、復雜指令集計算機（CISC）的基本思想：

進一步增強原有指令的功能，用更為復雜的新指令取代原先由軟件子程序完成的功能，實現軟件功能的硬化，導致機器的指令系統越來越龐大而復雜。

2、精簡指令集計算機（RISC）的基本思想：

通過減少指令總數和簡化指令功能，降低硬件設計的復雜度，使指令能單周期執行，并通過優化編譯，提高指令的執行速度，采用硬線控制邏輯，優化編譯程序。

3、超流水線技術：

通過細化流水、增加級數和提高主頻，使得在每個機器周期內能完成一個甚至兩個浮點操作。其實質是以時間換取空間。

1.3 輸入輸出

1、內存與接口地址獨立編制方式

內存地址和接口地址是完全獨立的兩個地址空間，它們是完全獨立的并且是相互隔離的。訪問數據時所使用的指令也完全不同，用于接口的指令只用于接口讀寫，其余的指令全都是用于內存的。因此，在編程序或讀程序中很容易使用和辨認。

2、中斷方式

由程序控制I/O的方法，其主要缺點在于CPU必須等待I/O系統完成數據傳輸任務，在此期間CPU需要定期地查詢I/O系統的狀態，以確認傳輸是否完成。因此整個系統的性能嚴重下降。

2 章節問答

請描述一下DMA的概念？

DMA：是指數據在內存與I/O設備間的直接成塊傳送，即在內存與I/O設備間傳送一個數據塊的過程中，不需要CPU的任何中間干涉，只需要CPU在過程開始啟動時（即向設備發出“傳送一塊數據”的命令）與過程結束（CPU通過輪詢或中斷得知過程是否結束和下次操作是否準備就緒）時的處理。實際操作由DMA硬件直接執行完成，CPU在此傳送過程中做別的事情。