一、计算机的组成
1.1.计算机硬件五大部件
- 控制器
- 运算器
- 存储器
- 输入设备
- 输出设备
1.2.运算器
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也称算术逻辑单元(ALU)，对数据进行算术运算和逻辑运算
- 加法器(累加器)：专门存放算术或逻辑运算的操作数和运算结果的寄存器
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程序状态寄存器
- PSW用来存放两类信息：一类是体现当前指令执行结果的各种状态信息，如有无进位(CY位)，有无溢出(OV位)，结果正负(SF位)，结果是否为零(ZF位)，奇偶标志位(P位)等；另一类是存放控制信息，如允许中断(IF位)，跟踪标志(TF位)等
1.3.控制器
- 是分析和执行指令的部件
- 指令寄存器
- 指令译码器
- 程序计数器
- 定时与控制电路
- 堆栈和堆栈指针
二、计算机的分类
2.1.常见的分类方法：
- 计算机体系结构是计算机系统的概念性结构和功能特性，常见的分类法包括：
- Flynn
- 冯氏分类法
2.2.Flynn分类法
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根据指令流、数据流和多倍性三方面进行分类
体系结构类型 结构 关键特性 代表 单指令流单数据流SISD 控制部分：一个 处理器：一个 主存模块：一个 单处理器系统 单指令流多数据流SIMD 控制部分：一个 处理器：多个 主存模块：多个 各处理器以异步的形式执行同一条指令 并行处理机 阵列处理机 超级向量处理机 多指令流单数据流MISD 控制部分：多个 处理器：多个 主存模块：多个 被证明不可能，至少是不实际 目前没有，有文献称流水线计算机为此类 多指令流多数据流MIMD 控制部分：多个 处理器：多个 主存模块：多个 能够实现作业、任务、指令等各级全面并行 多处理机系统 多计算机
三、I/O控制方式
3.1.程序I/O方式(程序查询方式)
- 由于无中断机构，处理机对I/O设备的控制采取程序I/O方式，或称为忙--等待方式，即在处理机向控制器发送一条I/O指令启动输入设备输入设备时，要同时把状态寄存器中的忙/闲标志置为1。然后便不断测试标志。当为1时，表示输入机尚未输完一个字，处理机应继续对该标志测试，直到它为0，表明数据已输入到控制器的数据寄存器中，于是处理机将数据取出送入内存单元，便完成了一个字的I/O
- 在程序I/O方式中，由于CPU高速，I/O设备低速致使CPU极大浪费
3.2.中断控制I/O方式
- 当某进程要启动某个I/O设备时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即放回继续执行原来的任务。设备控制器于是按照命令的要求去控制指定I/O设备。这时CPU与I/O设备并行操作
- 中断驱动方式在I/O设备输入数据的过程中，无需CPU干预，而是当I/O设备准备就绪时“主动”通知CPU。才需CPU花费极短的时间去进行中断处理。从而大大提高了整个系统资源利用率及吞吐量，特别是CPU的利用率。但每中断一次仅能传输一个字(节)。
3.3.直接存储器访问DMA I/O控制方式
- 虽然中断方式比程序I/O方式更有效，但它仍是以字(节)为单位进行I/O的，每当完成一个字(节)的I/O时，控制器便要请求一次中断，极其低效的。因此引入了直接存储器访问方式。该方式的特点是：数据传输的基本单位时数据块；所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者相反；仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的。可见DMA方式又是成百倍的减少了CPU对I/O的干预，进一步提高了CPU与I/O设备的并行操作程度
3.4.I/O通道控制方式
- I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。但I/O通道又与一般的处理机不同，一是其指令类型单一，只能执行I/O操作有关的指令；二是通道没有自己的内存，与CPU共享内存
- 根据信息交换方式，通道分为三种类型：
- 字节多路通道
- 数组选择通道
- 数组多路通道
