Notes on Computer Organization and Architecture

Notes on Computer Organization and Architecture

引言

本篇文章内容是计算机体系结构的相关知识整理，作为研究虚拟机(主要是JVM)的知识储备。

目录

Notes on Computer Organization and Architecture
引言

目录

计算机发展史

计算机系统中的数据格式

布尔代数逻辑电路

Marie

指令系统体系

存储

系统软件

RSICCSIC

网络组织和体系结构

计算机发展史：

机械计算机

真空管计算机

晶体管计算机

集成电路计算机

超大规模集成电路计算机

摩尔定律：硅芯片的密度每18个月翻一番（PS，自然杂志等媒体早就预言摩尔定律失效，然而摩尔定律50周年的时候，摩尔定律仍有效）

计算机系统中的数据格式

二进制数，浮点数，补码

编码，校验码

布尔代数，逻辑电路

卡诺图

Marie

CPU:简单来说是执行指令，包括提取指令，指令译码和数据操作。

寄存器，Register

算数逻辑单元，Arithmetic Logic Unit

控制单元，Control Unit

总线

时钟

输入输出子系统

存储器的组成和寻址方式

中断

I/O请求

算数错误

算数上溢或下溢

硬件故障

用户定义的中断点

页面错误

非法指令

其他原因

指令执行：取址，
4000
译码，执行周期。

CISC和RISC (Complex Instruction Set Computer&Reduced Instruction Set Computer)

MIPS体系

指令系统体系

ISA(Instruction System Architecture)

大端小端的区别是高低位地址的存储顺序，各有优缺点。注意的是，计算机网络是大端位序的体系结构。GIF是小端，JEPG是大端。AVI支持两种格式。

堆栈和寄存器：指令的操作码和操作数可变，节省存储空间。RPN(Reverse Polish Notation)后缀表示法。

扩展操作码：改变指令的操作码和操作数

寻址方式

指令流水线

存储

RAM(Random Access Memory)

ROM(Read-Only Memory)

存储器层次结构

寄存器

1级缓存

2级缓存

主存储器

硬盘

优化磁盘

磁带

直接映射的高速缓存

全关联高速缓存

组关联高速缓存

置换策略：Vivtim Block的选择算法LRU(Least Recently Used)&FIFO

虚拟存储器：主存器的分页机制。

虚拟地址：进程使用的逻辑地址

物理地址：物理存储器使用的地址

映射：高速缓存映射

页帧：主存储器分成的相等大小的信息块或数据块

页：虚拟存储器划分的信息块。每页的大小与一个页帧相同。

分页：将虚拟页从硬盘复制到主存储器的某个页帧的过程

存储碎片：变得不能用的存储器单元

缺页：当请求页在主存储器中没有找到时，将请求页从硬盘复制到存储器。

分页：按照固定大小的页帧为各个进程分配物理地址，在页表中记录页的存储位置信息。

虚拟地址：页域(page field)和偏移量(offset field)

分段：虚拟地址的空间划分为多个长度可变的逻辑单元。

系统软件

编译器

词法分析器

语法分析器

语义分析器

中间代码发生器

代码优化器

代码发生器

解释器

RSIC&CSIC

网络组织和体系结构