計(jì)算機(jī)最簡(jiǎn)模型

1、計(jì)算機(jī)最簡(jiǎn)模型 楊科華 湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 最簡(jiǎn)模型 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”int i=1”，在內(nèi)存中給變量i分配一 個(gè)空間，并賦值1. 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”int j=2”，在內(nèi)存中給變量j分配一 個(gè)空間，并賦值2. 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”int k”，在內(nèi)存中給變量k分配一 個(gè)空間，不賦值. 最簡(jiǎn)模型 in

2、t i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”k=i+j”，需要分四步走。 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”k=i+j”，需要分四步走。 第一步，將i值從內(nèi)存拷至寄存器R1中 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”k=i+j”，需要分四步走。 第二步，將j值從內(nèi)存拷至寄存器R2中 最簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”k=i+j”，需要分四步走。 第三步，計(jì)算寄存器R1與R2中數(shù)值的和，結(jié)果放于R1中 最

3、簡(jiǎn)模型 int i=1; int j=2; int k; k=i+j; CPU執(zhí)行命令”k=i+j”，需要分四步走。 第四步，將寄存器R1的值拷至內(nèi)存地址0010中（變量k） 幾個(gè)數(shù)據(jù)： 3.0GHz的CPU，大部分簡(jiǎn)單指令的執(zhí)行只需要一個(gè)時(shí) 鐘周期，也就是約1/3納秒。在這個(gè)時(shí)間里，光只能前 進(jìn)10厘米。 如果內(nèi)存距離CPU稍遠(yuǎn)一點(diǎn)（超過(guò)5cm），就會(huì)導(dǎo)致數(shù) 據(jù)滯后，而寄存器就在CPU內(nèi)部，基本上是零距離。 為什么不直接在內(nèi)存計(jì)算？ 內(nèi)存與寄存器工作方式不同： 寄存器的工作方式很簡(jiǎn)單，只有兩步： （1）找到相關(guān)的位， （2）讀取這些位。 內(nèi)存的工作方式就要復(fù)雜得多： （1）找到數(shù)據(jù)的指針。

4、（2）將指針?biāo)屯鶅?nèi)存管理單元（MMU），由MMU將虛擬的內(nèi) 存地址翻譯成實(shí)際的物理地址 （3）將物理地址送往內(nèi)存控制器（memory controller），由內(nèi) 存控制器找出該地址在哪一根內(nèi)存插槽（bank）上。 （4）確定數(shù)據(jù)在哪一個(gè)內(nèi)存塊（chunk）上，從該塊讀取數(shù)據(jù) （5）數(shù)據(jù)先送回內(nèi)存控制器，再送回CPU，然后開(kāi)始使用 為什么不直接在內(nèi)存計(jì)算？ 幾個(gè)數(shù)據(jù)： 如果把CPU的一個(gè)時(shí)鐘周期看作一秒。那么，從寄存 器中取數(shù)據(jù)小于1秒，從CPU高速 緩存中讀取信息就好 像是拿起桌上的一張草稿紙（3秒）或從身邊的書(shū)架上 取出一本書(shū)（14秒）；而從內(nèi)存中讀取信息則相當(dāng)于 走到辦公樓下去買個(gè)零食（4分鐘），從硬盤中取得一 個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間相當(dāng)于離開(kāi)家并開(kāi)始長(zhǎng)達(dá)一年零三個(gè)月的 環(huán)球旅行。 為什么不直接在內(nèi)存計(jì)算？ 更深入的理解代碼： int i=1; int j=2; int k; k=i+j; 最簡(jiǎn)模型 最簡(jiǎn)模型 int i=5; int k=0; while(i0) k=k+i; i-; 最簡(jiǎn)語(yǔ)言模型 ： 1）VV+1; 2) V V-1;(如果V0，則V值不變，否則V值 減1） 3