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# 02 计算机基础知识

> 第一部分\
> 01 CPU体系结构\
> 02 流水线技术\
> 03 内存结构与寻址\
> 04 数的表示与计算\
> 第二部分\
> 05 操作系统概念\
> 06 软件开发\
> 07 项目管理基础\
> 08 软件知识产权

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## 计算机硬件概述

计算机硬件通常由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成

* CPU【CentralProcessingUnit丨中央处理单元】，也称为微处理器【Microprocessor】，是**计算机中最核心的部件**，主要由控制器、运算器寄存器组和内部总线等构成；**用于数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能**
* 存储器是计算机系统中的记忆设备，分为**内存储器和外存储器**。前者速度高容量小，一般用于临时存放程序、数据及中间结果；而后者容量大，速度慢可以长期保存程序和数据
* 输入设备和输出设备合称为外部设备【简称外设】。输入设备用于输入原始数据及各种命令，如：键盘、鼠标；而输出设备则用于输出计算机运行的结果，如：显示器

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### 控制器

控制器的组成：

1. 程序计数器【PC】：用于指出下条指令在主存中的存放地址，CPU根据程序计数器的内容（第一条指令地址）去主存处取得指令
2. 数据寄存器【DR】：用于暂存从“内存储器"中读出或写入的指令或数据
3. 指令寄存器【IR】：用于保存当前正在执行的这条指令的代码
4. 地址寄存器【AR】：用于存放CPU当前访问的内存单元地址
5. 指令译码器：用于对获取的指令进行译码，产生该指令操作所需要的一系列微操作信号，以控制计算机各部件完成该指令

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### 运算器

运算器的组成：

1. 算术逻辑单元【ALU】：用于进行各种逻辑运算【如：与、或、非等】、算术运算【如：加、减、乘、除等】
2. 通用寄存器：用来存放操作数、中间结果和各种地址信息的一系列存储单元（数据寄存器（AX、BX、CX、DX）、地址指针寄存器（SI、DI、SP、BP）、累加寄存器）
3. 数据暂存器：用来暂存从“主存储器”读出的数据
4. 程序状态字寄存器【PSW】：用来存放“体现当前指令执行结果的各种状态信息"和控制信息"的

计算机中的一条【指令】就是机器语言的一个语句\
一条【指令】由两部分构成：

* 操作码：用于决定要完成的操作
* 地址码：用于说明操作数的地址；而操作数指的是参加运算的数据及其所在的单元地址

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🌟结论：**CPU中指令的执行过程分为：取指令、取操作数、执行操作**

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总线【Bus】是**连接计算机有关部件的一组信号线，是计算机中用来传送信息的公共通道**

总线可以分为2类：

* 内部总线
* 系统总线

按传输信号的种类，可分为3类：

* 数据总线 Data Bus (双向总线，各个部件的数据传输)
* 地址总线 Address Bus（单向总线，CPU或其他主设备发出的地址信号线）
* 控制总线 Control Bus（CPU和存储器或接口之间的控制信号）

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CPU指令系统

为了提高操作系统的效率，人们最初选择了向指令系统中添加更多、更复杂的指令方式来实现，而且随着不断地升级和向后兼容的需要，指令集也越来越大。

这种类型的计算机，我们成为复杂指令集【cISC】；后经研究发现，计算机指令系统若使用少量结构简单的指令，则会提高计算机性能，便有了精简指令集【RISC】

RISC与CISC的主要区别：

* RISC比CICS更能提高计算机运算速度；RISC寄存器多，就可以减少访存次数，指令数和寻址方式少，因此指令译码较快，更适合采用硬布线逻辑执行指令
* RISC比CISC更便于设计，可降低成本，提高可靠性
* RISC能有效支持高级语言程序
* CICS的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，因此处理特殊任务效率高
* RISC采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成

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