Pc Hardware Review

Как устроен комп аппаратно

Базовые компоненты

Концептуально простой персональный компьютер можно представить в виде модели, аналогичной изображенной на рис. 1.6.

Центральный процессор, память и устройства ввода-вывода соединены системной шиной, по которой они обмениваются информацией друг с другом

Современные персональные компьютеры имеют более сложную структуру и используют несколько шин, которые мы рассмотрим чуть позже ***

Процессоры

Центральный процессор — это «мозг» компьютера. Он выбирает команды из памяти и выполняет их.

Обычный цикл работы центрального процессора выглядит так:

1. Выборка из памяти первой команд
2. Ее декодирование для определения ее типа и операндов
3. Выполнение этой команды

Этот цикл повторяется до тех пор, пока не закончится программа. Таким образом программы выполняются. ***

Для каждого типа центрального процессора существует определенный набор команд, которые он может выполнять.

Поэтому x86 не может выполнять программы, написанные для ARM-процессоров, а те, в свою очередь, не в состоянии выполнять программы, написанные для x86.

Регистры. Зачем?

• Они нужны для хранения основных переменных и промежуточных результатов.
• Поскольку доступ к памяти для получения команды или данных занимает намного больше времени, чем выполнение команды, у всех центральных процессоров есть несколько собственных регистров.

Виды регистров, доступных программисту

• счетчик команд. содержит адрес ячейки памяти со следующей выбираемой командой. После выборки этой команды счетчик команд обновляется, переставляя указатель на следующую команду.
• указатель стека . В стековом фрейме процедуры хранятся ее входные параметры, а также локальные и временные переменные, не содержащиеся в регистрах
• слово состояния программы — PSW (Program Status Word). В этом регистре содержатся биты кода условия, устанавливаемые инструкциями сравнения, а также биты управления приоритетом центрального процессора, режимом (пользовательским или ядра) и другие служебные биты.

Зачем операционке знать о состоянии регистров

При временном мультиплексировании центрального процессора операционная система может часто останавливать работающую программу, чтобы запустить или возобновить работу другой программы.

При каждой остановке работающей программы операционная система должна сохранять состояние всех регистров, чтобы восстановить его при последующем возобновлении работы этой программы.

Схемы работы процессора:конвейер и суперскаляр

1. У процессора могут быть отдельные блоки для выборки, декодирования и выполнения команд, тогда во время выполнения команды n он сможет декодировать команду n + 1 и осуществлять выборку команды n + 2. Подобная организация работы называется конвейером

2. Одновременно выбираются две и более команды, которые декодируются и помещаются в буфер хранения, в ко- тором ожидают возможности своего выполнения. Как только исполнительный блок становится доступен, он обращается к буферу хранения за командой, которую может выполнить, и если такая команда имеется, извлекает ее из буфера, а затем выполняет.