Computer Architecture

设计一台简单的计算机

逻辑运算

  • 以低电平、高电平,电阻、扳开关为例
  • 三极管
    • 高低电平,真值表

      与(AND) 或(OR) 异或(exclusive or)

算术运算

加法

  • AND高位与XOR低位实现加法运算真值表
  • 多位运算
    • A_i, B_i, C_(i-1)—S_i, C_i
    • 多个单元块组成运算器

存储功能

只读存储器

  • 三极管
    • 接地成为低电平

可读可写存储器

  • 电容

运算器与控制器-CPU, 存储器-M

CPU, M, 主机

层次结构

主存

M, MAR, MDR

MAR

存储器的工作方式是按存储单元的地址存取

  • 映射思想
    • n位长的MAR可映射到2^n个地址

MDR

  • 存储字长 = 存储单元中存储基元个数
  • 存储字长又称字,长度为字节的整数倍,可以是8、16、32
  • 字节长度为8,即8个存储基元

运算器和控制器

MQ(乘商寄存器), ACC(累加器), ALU(算术逻辑单元), X(操作数寄存器)

CU, IR, PC

  • IR:来源于MDR
  • PC:与MAR直接相连并可自增

MM

存储器以及其与CPU的连接

存储芯片和位扩展

存储芯片

  • 存储矩阵:n-2^n
  • 译码驱动:地址线
  • 读写电路:数据线
  • 片选线/读写控制线(负逻辑)
  • 字线

例:1k*4位

位扩展

如:1k4–>1k8

Cache

虚拟存储器

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