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计算机组成原理系列

计算机的五大组成部分（计组学习一）
计算机各个部件配合完成加减乘除（计组学习二）

预热一下

当我们了解了计算机的五大组成部分后，下面我来聊聊计算机的各个部件是怎么配合完成加减乘除的。在进行讲解之前，先说一下什么是指令，指令是由操作码和地址码构成的，一条指令是由多条微指令构成的，或者说，一条指令是由一个微程序构成的。是不是感觉有点懵，不用担心，下面通过例子就可以理解了。先放个图，简单回忆一下，回忆不起来的可以看看往期的文章。

加法运算

加法运算想必大家都不陌生吧，但是对于计算机的加法运算，可就比较复杂了，具体的运算这篇文章暂不讨论，后续文章会进行详细讲解，这篇文章主要进行讲解各个部件是如何完成加减乘除的。首先要用到的是程序计数器PC，PC是记录下一条要执行的指令地址，假设此时刚好指向a+b;这行代码，需要注意的是，看似简单的一行代码是由很多条指令组成的，例如有取数指令加法指令等，另外假设数据在主存中已经存在，我们主要研究是如何实现加法运算的，各个部件的细节，在后续文章中会逐一讲解。正文开始，假设第一条指令的地址是0，PC指向0号地址。
第一步：PC的值0给MAR
第二步：通过MAR的值去存储体中取数据
第三步：把取到的数据放到MDR中（这里的数据是一条指令）
第四步：将MDR的指令放到IR中（IR中存放的是要执行的指令）
第五步：IR的操作码送到CU里，CU通过分析发现是取数指令
第六步：IR里的地址码放到MAR中
第七步：通过MAR的值去存储体取数据（也就是a的值）
第八步：把取得的数据放到MDR中
第九步：把MDR的值放到ACC累加寄存器中（至此取数完成）
上面这九步完成了一个取数的指令。其中1 ~ 4是取指令，5是分析指令，6 ~ 9是执行指令。可见，这个取数指令由9条微指令组成。需要注意的是，在这条指令取指完成后，PC的值会自动加一，也就是指向下一条指令地址，也就是+b操作，同样的，这一条指令的执行，也分为取指令，分析指令，执行指令三个阶段。与上面不同的是，取出的加数b要放到通用寄存器X中，这样好让ACC的值与X通过算术逻辑单元ALU进行加法操作，得到的结果放到ACC中。

减法、乘法、除法运算

a-b，学完加法之后，减法与之类似，需要注意的是累加器ACC中存放的是被减数a，通用寄存器X里存的是减数b，减得的结果放在ACC中。

a*b，乘法运算，累加器ACC放的是被乘数a，而乘数b放到乘商寄存器MQ中，在运算之前，累加器中的被乘数会放到通用寄存器X中（因为要执行的是乘法），并把ACC清零，此时运算是通过MQ里的b与X里的a进行乘法运算。乘得的结果高位放到ACC中，低位放到MQ中。

a/b，除法运算，累加器ACC放的是被除数a，而除数放到X中，这里需要注意的是，运算之前没有用到乘商寄存器MQ（乘商寄存器，可能只用来存乘和商吧），ACC里的被除数与X里的除数相除，所得的商放到MQ中，而余数放到ACC中。

存数指令

当我们把结果计算出来之后，要存放到主存中，而存数指令也是一条指令，指令呢，又分为三个阶段，分别是：取指令、分析指令、执行指令。假设这条指令所指的指令地址是3，也就是PC的值等于3。
取指令
第一步：将PC的值给MAR
第二步：通过MAR的值去存储体中取指令
第三步：把取到的指令放到MDR中
第四步：将MDR的指令放到IR中
分析指令
第五步：IR的操作码送到CU里，CU通过分析发现是存数指令
执行指令
第六步：IR里的地址码放到MAR中
第七步：ACC的值放到MDR中
第八步：MAR的值放到存储体中
第九步：与之对应的MDR的值也放到存储体中
这样一来，就把ACC里的值通过一条存数指令，存到了存储体中。

小七的故事

小七是个初中生，总分全靠一门物理来撑着，然而物理满分只有七十分，所以小七是个学渣，但是呢，他心里一直以为自己是个很认真很踏实的学生，他犯了一个很大的错，那就是，他以为只要把一件事情做到极致，就可以弥补其他的缺陷，就像学习，他想用70分的物理，来弥补120分的英语，然后他的物理并没有考到70分，而英语却如他所愿，考的一塌糊涂。