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20250919的学习笔记

news 2025/9/20 8:01:53

一、计算机部分基本概念

（1）计算机系统基本组成：硬件系统软件系统（应用软件、系统软件）

（2）计算机硬件系统基本组成：运算器控制器存储器输入设备输出设备

（3）CPU(Center Processing Unit)：中央处理单元 ---是一种强大通用型处理器

（4）GPU（Graphics Processing Unit）：图形处理单元

（5）FPU（Float Processing Unit）：浮点型运算单元

（6）在嵌入式领域：

MPU（Mirco Processing Unit）：微处理器 ---通用型，偏向处理

MCU（Mirco Contral Unit）：微控制器 ---偏向控制

单片机：单片微型计算机系统

DSP（Digital Signal Processing）：数字信号处理器 ---是为了高强度数学运算而设计的一种专用芯片

SOC（System On Chip）：片上系统

---是一种集成和设计的理念，像一个蓝图，将市政府（MPU）警察局（MCU）研究所（DSP）机场（调制解调器）放在同一片土地（芯片）上，组成了一个功能完善的芯片

Kernal：架构：X86 ARM

CISC(complex instruction set computer)：复杂指令集架构 X86

RISC（reduce instruction set computer）：精简指令集架构 ARM

RAM（Random Access Memory）

①可以被直接寻址

②访问速度快

③价格昂贵

④掉电丢失（易失性存储）

ROM（Read-Only memory）

①不可以被直接寻址

②访问速度慢

③价格便宜

④掉电不丢失（非易失性存储）

（7）ALU：算数逻辑单元

（8）CPSR：当前程序状态寄存器

（9）SPSR（Saved Program Status Register）：程序状态备份寄存器

（10）MMU：内存管理单元

（11）sp(stack pointer）：栈指针寄存器

（12）lr(linked register):链接寄存器

（13）pc(program counter):程序计数器

特性	冯·诺伊曼架构	哈佛架构
核心设计	共享总线、统一存储器	分离总线、分离存储器
存储结构	程序指令和数据存放在同一存储器中，共享同一内存空间	程序指令和数据分别存放在两个独立的存储器中
总线结构	单一总线用于传输指令和数据（冯·诺伊曼瓶颈）	两条独立总线：一条用于指令，一条用于数据
执行流程	取指、译码、执行 sequentially 串行进行	可以并行操作（如同时取指和读写数据）
性能	相对较低，存在“冯·诺伊曼瓶颈”	相对更高，避免了总线冲突，支持并行访问
硬件复杂度	相对简单，成本较低	相对复杂，成本较高（需要更多总线和支持电路）
灵活性	较高，指令和数据可同样处理，空间分配灵活	较低，存储器大小在硬件设计时固定
安全性	相对较低，程序可能被作为数据修改	相对更高，指令存储器通常为只读，防止意外修改
典型应用	通用计算机（如PC、服务器）	嵌入式系统、DSP（数字信号处理器）、单片机（如ARM9+、许多MCU）
代表产品	Intel x86, ARM7, 大多数通用处理器	许多单片机（如PIC, AVR, 8051），哈佛结构的ARM（如Cortex-M系列），DSP芯片
地址空间	单一的线性地址空间	两个或多个独立的地址空间（指令地址空间、数据地址空间）