硬件体系架构的学习

硬件体系架构的学习

RISC全称Reduced Instruction Set Compute，精简指令集计算机；

CISC全称Complex Instruction Set Computers，复杂指令集计算机。

SOC片上系统概念

System on Chip，简称Soc，也即片上系统。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统；

CPU的基本概念

中央处理器(Central Processing Unit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心；

 CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据；

计算机的指令集

CPU的指令集其实就是用指令对计算机实现控制和计算的指令集合;

分复杂指令集和精简指令集:

 RISC：Reduced Instruction Set Computer（精简指令集计算机）；

 CISC：Complex Instruction Set Computer（复杂指令集计算机）；

PC(program counter): 程序计数；

 LR(Link Register): 链接返回（从硬件体系中体现了函数的调用）；

 SP(Stack Pointer): 堆栈指针（通常指向异常模式所专用的栈堆）；

根据计算的能力来说，因此可将计算机分为了8 bit,16 bit, 32 bit, 64 bit；

 异常处理能力；

冯诺依曼结构的组成

（1）运算器：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）；

（2）控制器：由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。运算器和控制器统称中央处理器，也叫做CPU。中央处理器是电脑的心脏；

（3）存储器：存储器分为内存和外存。内存是电脑的记忆部件，用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。外存就像笔记本一样，用来存放一些需要长期保存的程序或数据，断电后也不会丢失，容量比较大，但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序，处理外存中的数据时，需要先把外存里的数据读入内存，然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘；

（4）输入设备：输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔等都属于输入设备。

（5）输出设备：是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机等。

冯诺依曼结构示意图

ARM的7种基本工作模式：

USER：非特权模式：大部分执行在这种模式；

FIQ：当一个高优先级（fast）中断产生时将会进入这种模式；

IRQ：当一个低优先级（normal）中断产生时将会进入这种模式；

SUPERVIDOR：当复位或者软中断（软件中断）指令执行时将会进到入这种模式；

ABORT：当存取异常时将会进入到这种模式；

UNDEF：当执行未定义指令时将会进入到这种模式；

SYSTEM：使用和USER模式相同寄存器集的特权模式；

ARM寄存器

ARM有37个32-bits长的寄存器；

Cortex体系结构下有40个32-bits长的寄存器；

异常处理

未定义指令时将会进入到这种模式；

SYSTEM：使用和USER模式相同寄存器集的特权模式；

ARM寄存器

ARM有37个32-bits长的寄存器；

Cortex体系结构下有40个32-bits长的寄存器；

异常处理