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;
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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;
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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;
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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;
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指挥/控制程序的运行
一、冯诺依曼计算机特点
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计算机由五大部件组成
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指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访
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指令和数据用二进制表示
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指令由操作码和地址码组
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存储程序
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以运算器为中心
现代计算机硬件
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CPU:运算器、控制器
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主机:CPU、存储器
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运算器:ALU
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控制器:CU
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存储器:主存、辅存
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输入设备、输出设备:I/O
系统复杂性管理的方法
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层次化:将被设计的系统划分为多个模块或子模块
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模块化:有明确定义的功能和接口
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规则型:模块更容易被重用
计算机的工作步骤
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上机前的准备
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建立数学模型
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确定计算方法
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编制解题程序:程序:运算的全部步骤
指令:每一个步骤
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指令和数据都是保存在存储器中的
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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
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
ACC:累加器
ALU:算术逻辑单元 MQ:寄存器
X:算法的输入
加减乘除运算
乘法操作
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:
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解释指令
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保证指令的按序执行
控制的基本组成
完成一条指令:
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取指令(从内存单元中提出,送入控制器)
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分析指令(操作码送至控制单元进行分析)
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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
存数指令: