计算机基本组成

五大构成部件

典型的冯诺依曼计算机组成——运算器为核心

输入设备:程序和数据送至计算机中;

  • 将信息转换成机器能识别的形式

运算器:完成各种算术运算、逻辑运算;

存储器:长期记忆程序、数据、结果的能力;

  • 存放数据和程序

输出设备:按照要求将处理结果输出给用户;

  • 将结果转换成人们熟悉的形式

控制器:根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作;

  • 指挥/控制程序的运行

一、冯诺依曼计算机特点

  • 计算机由五大部件组成

  • 指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访

  • 指令和数据用二进制表示

  • 指令由操作码和地址码组

  • 存储程序

  • 以运算器为中心

现代计算机硬件

  • CPU:运算器、控制器

  • 主机:CPU、存储器

  • 运算器:ALU

  • 控制器:CU

  • 存储器:主存、辅存

  • 输入设备、输出设备:I/O

计算机基本组成

 

系统复杂性管理的方法

  • 层次化:将被设计的系统划分为多个模块或子模块

  • 模块化:有明确定义的功能和接口

  • 规则型:模块更容易被重用

 

计算机的工作步骤

  1. 上机前的准备

    • 建立数学模型

    • 确定计算方法

    • 编制解题程序:程序:运算的全部步骤

      指令:每一个步骤

    • 指令和数据都是保存在存储器中的

 计算机基本组成

 

计算机基本组成

 

 

 

 计算机基本组成

 

计算机基本组成

 

 

 

计算机的基本组成-存储器

(1)存储器鹅基本组成

存储体-存储单元-存储元件

大楼 --- 房间 ---- 元件

存储单元 存放一串二进制代码(存储单元按地址寻访)

存储字 存储单元中二进制代码的组合(也可以是二进制数)

存储字长 存储单元中二进制代码的位数(存储在存储单元的存储字的长度)(可以是8/16/32位等..)

每个存储单元赋予一个地址

 计算机基本组成

 

 

 

MAR:存储器地址寄存器(反映存储单元的个数)

MDR:存储器数据寄存器(反映存储字长)每个存储单元保存的01的个数称为存储字长

计算机的基本组成-运算器

计算机基本组成

 

ACC:累加器

ALU:算术逻辑单元 MQ:寄存器

X:算法的输入

计算机基本组成加减乘除运算

 

计算机基本组成乘法操作

 

计算机基本组成除法操作

 

 

计算机的基本组成-控制器

PC:程序计数器(PC存放着当前欲执行指令的地址,具有计数功能(PC)+1→PC)(为了可以自动连续执行程序)(一般我们的程序都是顺序执行的,除非你用了分支结构、循环或者函数调用、go break continue等语句改变流程,否则都是顺序执行的)

IR:指令寄存器(存放当前欲执行的指令)

CU(控制单元):操作控制

控制器的功能:

  • 解释指令

  • 保证指令的按序执行

控制的基本组成

完成一条指令:

  • 取指令(从内存单元中提出,送入控制器)

  • 分析指令(操作码送至控制单元进行分析)

  • 执行指令(由控制单元控制相应执行部件完成这条指令的操作)

取指令:PC存放着当前欲执行指令的地址,具有计数功能(PC)+1→PC

IR:存放当前欲执行的指令

主机完成一条指令的过程

以取数指令为例:

第一步:PC会存者指令的地址 第六步:IR会同时保存指令和指令的地址 第九步:送至ACC

计算机基本组成

 

存数指令:

 计算机基本组成

 

计算机基本组成

 

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