计算机体系结构

计算机体系结构

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冯.诺依曼体系结构

从Linux 服务器开发视角来看计算机，都是符合冯.诺依曼体系结构的。

冯.诺依曼结构:总线 接口 南桥 北桥

数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则（采用二进制、程序存储、顺序执行），以及计算机的五个组成部分（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构，根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机。

灵魂就是将程序从硬件实现转换为软件实现（存储程序控制原理）

计算机的基本工作原理就是：存储程序控制原理！

CPU位数怎么确定？

内部寄存器到运算单元之间总线位数来确定

如何确定设备位宽？

根据数据总线

总线频率 与 CPU自身频率？

这是2个不同的概念。总线频率一般指FSB频率，相当于CPU向外部存取数据时的数据传输速率

CPU自身频率则表示CPU运算时电路产生的频率

计算机总线 对比 OSI模型

计算机总线是一个只有物理层、网络层和上三成的网络

主机 如何 寻找设备？

每个IO设备在启动时都要向内存中映射一个或者多个地址，这个地址有8bit长，又称作IO端口。针对这个地址的数据，统统被北桥芯片重定向到IO总线上实际的设备上。

计算机详细体系结构

三大总线（并行通信）：

地址总线：传输地址信号，通过地址信号找到要操作的寄存器、内存单元等

控制总线：传输控制信号，比如通过地址总线找到内存的某位置了，接下来到底是进行读还是写，就由控制总线发控制信号决定

数据总线：传输数据信号，比如通过地址找到内存的某个位置了，控制总线发出写的控制信号，希望对其写数据，那么写数据时，数据信号就是在数据总线上传输的

IO总线

什么是接口？

接口的概念有点抽象，因为它最准确地指的是一个标准（一组数据交换规则/协议）

IO桥这里指南桥 北桥

​ 北桥芯片作用

　　北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥起到的作用非常明显，在电脑中起着主导的作用，所以人们习惯的称为主桥（Host Bridge）。

​ 北桥芯片特点

　　北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。

​ 南桥芯片作用

　　南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些技术一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片。所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。

可以不用IO桥吗

可以，如果没有IO桥，所有的“外设IO接口”都是直接挂接在三大高速总线上的，但是随着发展，挂接的外部设备越来越多，直接挂接在总线上，太多了，管理是一个麻烦，慢慢的才有了IO桥这个管理者。

IO桥的好处

设备的IO接口直接挂接在IO桥上，IO桥有效的管理着众多的外设IO接口，IO桥里面会有相应的控制芯片，控制IO桥的工作。

并不是计算机都需要IO桥

IO桥是PC机特有的，并不是所有的计算机都有的，比如我们后面讲的ARM的开发板，就没有明显的IO桥这个东西。