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第2章 计算机系统1(3 / 16)

缓冲存储器(Cade),存储容量较大,存取速度活中的主存储器(转指RAM),以及存储容量更大,存取速度低的辅助存储器组成的多级存储体系。

1.高谏缓冲存储暑

高速经冲存储器叉称为高速经存或Cace,在计算机有诸体系的层次练构中,是介干中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。一般神材装在CPU内部。高速级冲存储器由静态存储芯片(SRAM)组成,成本较高,所以容经比较小(一般只有主存储器的儿百公之一),但它的存取速度能与中央处理器相四配。

高速缓冲存储器和主存储器之间信息的避步和传送由经件自动进行,当中央外印器在治主存储器某一单元时,计算机硬件就自动地将包括该单元在内的一组单元内容调人高速缓冲存储器。这样,中央处理器就可以直接对高速线冲存储器进行存取处理。在这个处理过程中,如果 CPU 绝大多数存取主存储器的操作能被存取高速缓冲存储器的操作所代替,则让算机系统处理速度就能显著提高。

2.主存储器

主术储器(min mmory)又称为内存储,内于或宝程。它是计算机硬件的一个重典部作,此作用是存被指今和数据,并能由中央外理器(CPU)省按所机存取。主存储器的存限速度百接影响计算机的当体运行速度,所以在计算机的设计和制造下,主存储器和运算器。控制器通过名给总线紧案连接,它们都果用时老电子元作制成。通常格运算器,控制器,全存储器这一大部分合称为计算机的“主机”

主存储器从使用功能上分为两种。第一种是只读有储器ROM(read only memor)。信息一口写人就不能更改。ROM 的主要作川是完成计算机的启动自检、各功能模块的初始化,系统引导等重要功能,一般应用于主板 BIOS 芯片,只占主存储器很小的一部分。第二种是随机存取存储器 RAM(random access memory),是主存储器的主体部分。通常说的内存容量就是指 RAM。在计算机工作时,KAM 能保存数据,但一日切断电源,数据将完全消失,

3. 辅助存储器

辅助有储器又称为外部存储器或外存,它的功能主要体现在两方面,一是你补主存储器功能不足(数据掉电即失),能够实现永久性存储;二是弥补物理内存容量的不足,通过设置虚拟内存扩展内存容量。辅助存储器追求的目标是永久性存储和大容量,所以辅助存储器采用的是非易失性材料。

辅助仔储鲞的速度与内存相比要慢得多,所以它不相计算机的 CPU 部作直接进行数少交流,只和内存单独交换数据,这就是需要进行“内外存测度”的原因。

综上所述,计算机存储系统结构中,系统既有与 CPU 相近的速度,又有极大的容量,而且成本较低。其中高速缓存解决了存储系统的速度问题,辅助存储器则解决了存储系统的容量问题。采用多级层次结构的存储器,其容量逐次增大,速度逐次降低,成本则逐次政少,能够有效解决存储器的速度、容量、价格之间的矛盾。

2.2.3 计算机的基本工作原理

如前所述,计算机的基本原理是存储程序和程序控制。计算机运行时,需要预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列(称为程序)和原始数据通过输人设备输送到计算机内存储器中。计算机按程序编排的顺序一步一步地收出指令,自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。这一桌理最初是小美籍何牙利教学家料,话依量于 19M5 年提出称为冯·诺依曼原理。

1.指令、指令系统和程序

指令是人对计算机发出的工作命令,它通知计算机执行某种操作,通常一条指令对应着一种计算乱便作能直接实现的基本操作,如“取教”“存数”"用”"说”等,这此完基本操作用的命令就是指令。

指令条统是计算机创件的语言系统(也叫机备语言),是计算机硬件系统全部指令的集合,它是软件和硬件的主要界面,反映了计算机所拥有的基本功能。不同的指令系统所拥有的指令种类和数目是不同的。一股来说,任何指令系统都应具有5类功能的指令:数据传送类、算术运算和逻辑运算类、程序控制类、输人输出类、控制和管理机器类(停机、启动。复位,消除)。有今条就是表征一台计算机性的的重要因素。例好,CPU的台今系统关系到 CPU 的性能发挥,也决定了计算机的处理能力。指令系统功能越强,人们使用就越方便,但机器结构也就越复杂。

要使计算机解决特定问题,就需要按照问的要求写出一个指令序列,这个指令序列称为计算机程序,它表达了计算机解决问题需要完成的所有操作。程序由指令构成(这里指的是机器语言程序),程序中的指令必须属于该台计算机的指令系统,以便计算机识别并执行。一台计算机的指令是有限的,但用它们可以编写出各种不同的程序,完成的任务是无限的。

2.程序自动执行的实现

计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程

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