计算机中,CPU主要负责执行指令,存储设备则用来存储。
Learning By Reading 难度:★★★ 重要性:★★★
-
CPU有哪些部分组成?
-
一个典型的CPU有算术逻辑单元,寄存器和控制单元,算术逻辑单元(ALU)用来执行具体的指令,比如基本的数学计算(加减乘除等)、读写数据; “知道下一条指令是什么”由控制单元(Control unit)完成(CU还有其他功能),大多数时候指令是按照从前到后的顺序执行的, 但有时候,我们会希望突然跳到某条指令上。 寄存器(Register)是一种存储设备,它们数量比较少,64位计算机中每一个寄存器可以存8字节。 每个寄存器都有自己的名字,在x86中,它们叫
AX,BX,……在ARM中,它们叫R0,R1,…… -
阅读了解CPU的基本组成
我们将通过实际的例子了解CPU的指令都能实现哪些功能。
不同厂商不同型号的CPU在设计和实现上差异较大。目前最常见的CPU架构是ARM和x86。
Learning By Reading 难度:★★★★ 重要性:★
- 在看看ARM和x86之前,我们先来了解一种比较简单,因而在教学中经常使用的指令集 MIPS。
Learning By Reading 难度:★★★★ 重要性:★
- ARM是一种指令集架构(Instruction set architexture),大多数智能手机用的都是这种架构。 ARM指令集是精简指令集( RISC ),意思是ARM在设计上通过减少单条指令的工作量来减少单条指令执行的时间(CPI) 浏览材料, 了解ARM指令集都可以做哪些事情。同时,也可以在维基百科中查询相应词条,了解更多关于ARM、RISC的信息。
Learning By Reading 难度:★★★★ 重要性:★
- x86是另一种指令集架构,大多数电脑用的是这种架构。 阅读 材料 ,了解x86指令集有哪些指令。
Learning By Reading 难度:★ 重要性:★
- 阅读材料,了解ARM和x86之间的优劣比较。
存储设备有很多种,从经常听到的“U盘”、“硬盘”、“内存”到相对较少听讲的“高速缓存”、“寄存器”,它们都是有不同使用场景的存储设备。
Learning By Reading 难度:★ 重要性:★★
- 了解不同存储设备。
内存是CPU可以直接寻址的存储空间,用来存储数据和指令供CPU使用,完成人类大脑的“记忆”功能。
比如要计算5+6,计算机要存储:
- 数据
- 数字5,存放在地址A
- 数字6,存放在地址B
- 计算结果,数字11,存放在地址C
- 指令
- 指令“把地址A中存放的数字和地址B中存放的数字相加并存放在地址C中
注:这里只是举例,实际上需要用到更多的指令来完成这个任务。
需要注意的是,计算出来的结果也需要存储在某个地方。人类 用大脑进行计算的时候,其实也会存储(记住)这个结果,只是我们一般不去注意。
数据以多种多样的形式存在,它们在存储器中存储的方式可能也不同。
Learning By Reading 难度:★★★ 重要性:★★
Learning By Thinking 难度:★★★★★ 重要性:★
- 查阅助教以及ARM、x86指令集,说一说
5+6需要用到哪些指令?
衡量包括内存在内的存储器有两个重要的指标:速度和大小 。速度越快价格越高,大小越大价格也越高,这是显而易见的。 出于价格的考虑,两者之间需要权衡。 现代计算机中通常有不同速度的存储器,包括寄存器(Register)、高速缓存(Cache)、随机存取存储器(Random-access memory,RAM)。 从前到后越来越慢、越来越大。
作为一个比方,草稿纸可以看作存储设备。同样,人脑也是。人脑速度快、容量小;草稿纸速度慢、容量大。
Learning By Reading 难度:★ 重要性:★
- 阅读材料,了解内存、cache和寄存器之间的关系及区别
Learning By Reading 难度:★★★ 重要性:★★