CPU、內(nèi)存、硬盤、指令之間的關系

圖靈測試

1950年圖靈提出,用于測試機器是否能像人類一樣思考。測試方法:人類是否能區(qū)分機器和人。

馮 諾依曼結構是圖靈機的一個實現(xiàn)。

物理架構

計算機的五大組成部分:運算器+控制器(cpu)、存儲器、輸入設備、輸出設備。它們通過I/O總線連接,其中cpu和主存儲器通過I/O橋連接。

速度差異很大(計算的速度vs存儲的速度vs處理字節(jié)的速度?),內(nèi)存比cpu慢幾百倍,硬盤比cpu慢幾十萬倍,網(wǎng)絡比cpu慢幾千萬倍。網(wǎng)絡比硬盤慢100倍(人類并不容易感知出這100倍,例如:對于小的文件,硬盤要1毫秒,網(wǎng)絡要100毫秒,人的感知不明顯)。

提高cpu性能

cpu和這些設備一起干活,難免會拖慢自己的速度。就涉及到如何提高cpu的性能。

  • 異步:DMA(直接內(nèi)存訪問),讀取硬盤的數(shù)據(jù),控制器先讀取到內(nèi)存,完成后通知cpu。
  • 并發(fā):cpu的時間分片,輪詢?nèi)?zhí)行進程。如果有io操作的,需要io完成后通知cpu。
  • 增加中間層:cpu與內(nèi)存之間:cpu緩存;cpu與硬盤之間:內(nèi)存

程序的運行

  • 程序需要被編譯成機器指令
  • cpu執(zhí)行指令,指令存儲在寄存器中
  • 指令的組成:操作碼+操作數(shù)
  • 指令和數(shù)據(jù)在寄存器中沒有區(qū)別,指令和數(shù)據(jù)是分段存儲的嗎?

問題

  • cpu快了很多,但是感知并沒有快多少
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