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【九月打卡】第5天 计算机组成原理+操作系统+网络 5

杀入互联网江湖
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第一模块:

课程名称:2022新版编程必备基础,计算机组成原理+操作系统+网络

章节名称:3-6 ~ 3-8

讲师姓名:咚咚呛


第二模块:

内容概述:

3-6小节对高速缓冲做了系统而全面的介绍;3-7小节介绍了计算机的指令系统;3-8小节对控制器做了详细的介绍。


第三模块:

学习心得:

现代计算机的体系是“运算器”、“控制器”和“存储器”一体的, 而“存储器”中的高速缓冲就是一个重要的存储节点,是直接和CPU进行数据交换的,有必要对高速缓存有一个全面而系统的认识;计算机的运算是基于指令进行的,指令由两部分构成:操作码和地址码。

下面附上学习笔记:

3-6 计算机的高速缓存

  • 高速缓存的工作原理

  • 高速缓存的替换策略


高速缓存的工作原理:

字:

  • 内存中存储单元的最小单位

  • 存放在一个存储单元中的二进制代码组合


字块:

  • 存储在连续存储单元中被看作是一个单元的一组字


图解:

http://img.mukewang.com/631b5c260001777f07080381.jpg


字的地址:

http://img1.mukewang.com/631b5c2e0001ead107260361.jpg


所以:

http://img3.mukewang.com/631b5c340001b3b103450064.jpg

eg:

http://img1.mukewang.com/631b5c3f0001810c07280357.jpg


1个字 = 4个字节 = 32位bit

1个字节 = 8位bit


高速缓存:

缓存的每一个数据都来自于主存,是对主存数据的复制

http://img3.mukewang.com/631b5c4a00015c9f07220338.jpg

http://img4.mukewang.com/631b5c540001b47507230403.jpg

http://img3.mukewang.com/631b5c5f000130ed07510508.jpg

缓存命中率是衡量缓存性能的重要指标:

理论上CPU每次都能从高速缓存取数据的时候,命中率就是1(当然这只是理论值)


命中率的计算:

http://img2.mukewang.com/631b5c670001d06b07020232.jpg


另一个指标:

访问效率 e

http://img4.mukewang.com/631b5c700001317d07180300.jpg

eg:

http://img4.mukewang.com/631b5c760001e84607130194.jpg


提高缓存命中率——高速缓存的替换策略:

替换时机:

http://img.mukewang.com/631b5c7d0001394306290404.jpg


替换策略:

  • 随机算法

  • 先进先出算法(FIFO)

  • 最近经常使用算法(LFU)

  • 最近最少使用算法(LRU)


先进先出算法(FIFO):

http://img.mukewang.com/631b5c850001f45506390151.jpg


最近经常使用算法(LFU):

http://img3.mukewang.com/631b5c8f00014d6f07310405.jpg


最近最少使用算法(LRU):

http://img3.mukewang.com/631b5c9800012dc807480553.jpg


3-7 计算机的指令系统

机器指令的形式:

  • 由两部分构成:操作码、地址码


操作码:

http://img3.mukewang.com/631b5c9f0001b86606110269.jpg

地址码:

http://img4.mukewang.com/631b5cac0001eb3e06770144.jpg


三地址指令:

http://img.mukewang.com/631b5cb30001703f05460197.jpg


二地址指令:

http://img2.mukewang.com/631b5cc400019d6c05980202.jpg


一地址指令:

http://img1.mukewang.com/631b5ccb0001720605030221.jpg


零地址指令:

http://img4.mukewang.com/631b5cd30001696b05980142.jpg


机器指令的操作类型:

  • 数据传输

  • 算数逻辑操作

  • 移位置

  • 控制指令


机器指令的寻址方式(机器指令是如何找到相关数据的):

包含两个方面:指令寻址和数据寻址


寻址方式:

指令寻址,数据寻址,立即寻址,直接寻址,间接寻址。



3-8 计算机的控制器

现代CPU = 控制器 + 运算器 +存储器


CPU的组成结构:

控制器结构

程序计数器

时序计数器(电气工程领域)

指令译码器

指令寄存器(速度比高速缓存还快!!!)

主存地址寄存器

主存数据寄存器

通用寄存器


第四模块:

学习截图:

http://img1.mukewang.com/631b59900001fd7e07400133.jpg

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