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硬件工程師筆試二-資料下載頁

2025-10-20 05:56本頁面

　　

【正文】的數據，和輸入輸出設備進行通訊，通過修改程序地址寄存器的內容改變程序的執行流程。在執行基本操作后，解釋器將重復上述循環。八、數據存取除了操作碼，每條機器指令還需要指定操作碼所需的操作數。一般操作數可以被存放在主存儲器或寄存器中。計算機必須包含一個指定和存取操作數的機制。同樣道理，運算的結果必須被存放在某一地址。上述機制稱為數據存取控制。一般的方式是，對每個存儲器地址用一個整數標記，同時提供一個機制對于給定的地址存取該地址的內容(或將一個新值存入給定的地址)。同理，寄存器一般也采用一個簡單的整數標明。九、存儲管理設計電腦的一個原則是保證能方便地操作計算機包含的所有設備(如內存、CPU 和外部設備)。實現該原則的主要困難是CPU 每次操作的時間一般是以毫微秒計，而內存存取時間是微秒級。為了對速度進行平衡，需要采用不同的存取管理機制。如果僅在硬件中采用簡單的存取管理機制，則在整個程序的執行過程中數據都被存放在內存中，每個時刻只有一個程序被運行。盡管CPU 必須等待數據，但無需額外的硬件。為了平衡中央處理器速度和外部數據讀取速率之間的矛盾，操作系統通常使用多進程技術，在等待讀取數據的毫秒時間段內，計算機可運行另一個程序。為了允許多個程序在同一時刻能共存于內存中，可直接在硬件中使用頁或動態程序分配機制。頁算法對將來最有可能被使用的數據和程序做出預測并存取，只要數據和指令所在的頁在主存中，程序就可以一直執行下去。如果出現了頁錯誤(即正確的地址不在內存中)，則通知操作系統從外部存儲器讀入相應的頁。另外，為了平衡主存和中央處理器間的速度差異，可使用緩存。緩存是位于主存和中央處理器間的一個較小的高速數據存儲器，大小一般為1 ～256KB，包含中央處理器最近使用的數據和指令，當然也包括了將來最有可能被使用到的程序代碼或數據。如果所需的數據恰在緩存中，則中央處理器就直接調用該緩存中的數據，被修改的數據在相對較慢的主存速率下被存至主存。如果指定的地址不在主存中，則讀取包含該地址的一段數據塊，這些相近地址中的數據有可能馬上會被使用。使用32KB 緩存可達到95%的命中率(CPU 在緩存中找到所用數據的概率)。十、操作環境計算機的操作環境包括外圍存儲器和輸入/輸出設備。這些設備代表了計算機的外部世界，任何與計算機的通訊都必須通過操作環境進行。操作環境按照不同的存取速率分為不同類別，如高速存儲器(外存)、中速存儲器(磁盤和CDROM)、低速存儲器(磁帶)和輸入輸出設備(閱讀器、打印機、數據通信線)等。值得指出的是，計算機硬件的組織通常都具有不同的形式。本章介紹的只是其中的“Von Neumann 體系結構”，當然還有其他的體系結構。十一、計算機狀態從靜態角度觀察一臺計算機，可以把它視為是由數據、操作和控制結構等組成的一個完整的系統。因此對計算機的了解還應包括對它的動態行為，即程序執行過程的了解。這個了解也就要包括其程序執行前不同存儲器的內容、所執行的指令序列、程序執行過程中數據內容是如何被修改的及程序執行的最后結果是什么等。描述計算機動態行為的一個簡便方法是使用“計算機狀態”。將計算機上程序的執行看成是計算機狀態的一個變化序列，每個狀態由程序執行過程中某一時刻的內存、寄存器和外部設備的內容確定。這些存儲器的初始內容定義了計算機的初始狀態，每一步程序的執行都是通過修改存儲器的內容將當前的狀態轉換為一個新的狀態，該過程稱為狀態轉換。當程序執行結束后，最終狀態定義就是這些存儲器的內容。程序的執行可以看成是由計算機狀態序列的轉換，如果能預測狀態的轉換序列，就可以說理解了計算機的動態行為。第二章 CPU 的發展及相關產品技術C P U(C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t)，即中央處理單元，也稱微處理器，是整個系統的核心，也是整個系統最高的執行單位。它負責整個系統指令的執行、數學與邏輯運算、數據存儲、傳送以及輸入輸出的控制。因為C PU 是決定電腦性能的核心部件，人們就以它來判定電腦的檔次，于是就有了4 85 8 6(P e n t i u m)、P Ⅱ、P Ⅲ、P4 之分。C PU 既然關系著指令的執行和數據的處理，當然也關系著指令和數據處理速度的快慢，因而C PU 有不同的執行功能，不同的處理速度。一般C PU的功能和處理速度，我們可以從它的型號和編號來判斷，如P e n t i um 系列是5 86 機種的C PU，型號后的數字即為它的工作頻率(時鐘頻率)，單位是M Hz。

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