深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之學(xué)習(xí)筆記二

1.4.1 系統(tǒng)的硬件組成

根據(jù)我的理解，把原圖修改了一下，在USB控制器和硬盤(pán)控制器到I/O總線加了兩根線。

1. 總線

在英文中稱(chēng)為bus，我的理解是不同組件之間連接的橋梁（如接口之間）。對(duì)于數(shù)據(jù)總線而言，一次傳送定長(zhǎng)的字節(jié)（一個(gè)字）。為了討論的方便，在本書(shū)中以4 ? ? ? 個(gè)字節(jié)為一個(gè)字長(zhǎng)。

2. I/O設(shè)備

每個(gè)I/O設(shè)備都通過(guò)適配器或者控制器與I/O總線相連。

controller vs adapter?

controller是芯片組，而adapter是插在主板插槽上的卡。

3. 內(nèi)存

主存是由DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)的芯片組成的。

4. 處理器

基本構(gòu)成：PC(程序計(jì)數(shù)器)、寄存器、ALU（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元）

主要操作：1. 加載：從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)到寄存器。

2. 存儲(chǔ)：把寄存器的數(shù)據(jù)存放到內(nèi)存中。

3. 操作：

這只是一個(gè)示意圖，有可能ALU計(jì)算后的數(shù)據(jù)又放到EAX或者EBX中。

4. ?跳轉(zhuǎn)

1.4.2 運(yùn)行hello程序

主要分為以下三大部分：

1. 從鍵盤(pán)輸入hello，鍵盤(pán)輸入的字符通過(guò)USB控制器，將字符輸入到I/O總線上，然后再傳送到I/O橋上，傳送給CPU，再傳送給內(nèi)存，此時(shí)內(nèi)存中包含了hello這個(gè)字符串。

2. 當(dāng)用戶輸入回車(chē)時(shí)，shell程序會(huì)認(rèn)為要執(zhí)行hello這個(gè)可執(zhí)行文件，會(huì)通過(guò)DMA，將硬盤(pán)的數(shù)據(jù)從硬盤(pán)直接加載到內(nèi)存。其中包含了將要輸出的字符串hello\n。

3. cpu從內(nèi)存中取出數(shù)據(jù)，并計(jì)算后，把計(jì)算后的數(shù)據(jù)通過(guò)I/O橋和I/O總線，把數(shù)據(jù)輸出到顯示器中。

1.5 高速緩存至關(guān)重要

高速緩存存在于CPU中，把最近頻繁使用到的數(shù)據(jù)和執(zhí)行存到這里，加快了程序執(zhí)行的效率。它的大小不大，但是訪問(wèn)速度幾乎和寄存器差不多。它是由SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)組成的。好的CPU包含了L1、L2、L3三級(jí)緩存。

1.6 存儲(chǔ)設(shè)備層次結(jié)構(gòu)

這個(gè)層次結(jié)構(gòu)說(shuō)明了一個(gè)在計(jì)算機(jī)非常重要的哲學(xué)思想。也就是權(quán)衡。猶如空間復(fù)雜度和時(shí)間復(fù)雜度的關(guān)系。在不同應(yīng)用場(chǎng)景上面，受到的限制不一樣，所以側(cè)重點(diǎn)也不太一致。

最上面的優(yōu)點(diǎn)是速度快，但是容量小，價(jià)格高。最下面的優(yōu)點(diǎn)是容量大、價(jià)格低，但是速度慢。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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