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CH3-5電腦硬體架構 (微處理器CPU: (暫存器 (累加器ACC (儲存ALU運算結果), 位址站存器MAR (暫存位址), 指令暫存器IR…
CH3-5電腦硬體架構
微處理器CPU:
控制單元
算術/邏輯單元
快取記憶體
暫存器
累加器ACC
儲存ALU運算結果
位址站存器MAR
暫存位址
指令暫存器IR
存放正在執行的指令
程式計數器PC(非電腦所稱的PC)
存取下一個執行的指令
旗標暫存器FR
存放CPU各種狀態
一般用途暫存器GPR
暫存一班運算資料及位址，64位元(CPU字組長度)表64bits
時脈頻率:又稱內頻，倒數為時脈週期
一個指令需1至多個時脈週期
一個指令過程為機器週期，包含擷取、解碼、執行、儲存
MIPS表每秒百萬個指令，值越高，CPU執行速度越快
內頻=外頻(CPU與晶片組傳輸頻率)*倍頻系數
影響效能因素
時脈頻率
核心數
快取記憶體容量
指令集
CISC複雜指令集，單一長度較長，指令集數目多，速度慢，為Intel系列
RISC精簡指令集，單一長度較短，指令集數目少，速度快，為Apple A
系列
電腦五大單元
控制單元CU
監督、指揮、協調電腦各單元的運作及負責指令解碼
算術/邏輯單元ALU
記憶單元MU
存放程式與資料
輸出入單元I/O
週邊設備
記憶單元
主記憶體
RAM
DRAM
用正反器
用於主機板或CPU的快取
種類
SDRAM
速度最慢，168pin
DDR SDRAM
184pin
DDR2 SDRAM
240pin
DDR3 SDRAM
240pin，缺口不同，規格也不同
DDR4 SDRAM
速度快，284pin用伺服器，288pin用電腦
SRAM
用電容器
需週期性充電
速度慢
成本低
用於個人電腦的記憶體
ROM
可讀取但不能任意寫入
種類
Mask ROM:無法更新
PROM:只能燒1次
EPROM:用紫外線抹除
EEPROM:利用電壓寫入/抹除
Flash ROM:速度較EEPROM快，可用程式更新，作為輔助記憶體用
韌體
BIOS
有開機自我測試、載入作業系統和設定CMOS功能
CMOS
存系統時間、硬體資訊、開機所需資訊，須由BIOS設定程式設定
存取速度快
成本貴
容量少
存處理中的資料與指令
快取記憶體
用來存CPU常用資料或指令
速度:L1>L2>L3>主記憶體
容量比較與速度比較相反
輔助記憶體
種類
磁帶:循序存取，類似錄音帶
磁碟:隨機存取，分為FDD軟式硬碟及HDD
光碟:隨機存取，分為CD、DVD、BD藍光
SSD/USB/記憶卡:隨機存取，為Flash ROM
比較
速度:暫存器>L1>L2>L3>DRAM>ROM>USB、光碟、硬碟
容量:硬碟>光碟>USB>DRAM>ROM>L3>L2>L1>暫存器
光碟速度:BD>DVD>CD
匯流排
傳輸對象
內部:CPU內部元件傳輸資料
系統:CPU與MU之間傳輸管道
擴充:晶片組與I/O傳輸管道
傳遞內容
資料:雙向，個單元之間傳輸管道
位址:單向，CPU向外部傳送位址訊號，N位元的位址有N條位址線，最大定址為2^NBytes
位址:程式執行中，主記憶體用來存資料的位置編號