(1)计算机的组成及其功能
馮.諾伊曼體系中,計算機有五大基本部件:控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。
實際應用中,計算機包括CPU(控制器和運算器)、存儲器(Memory內存和Disk外存)、Input輸入設備、Output輸出設備。
CPU由運算器、控制器、寄存器、緩存、指令集組成。?
a、運算器是實現(xiàn)算術運算和邏輯運算的部件:?
主要由算術邏輯部件(ALU:Arithmetic and Logic Unit)、寄存器組和狀態(tài)寄存器組成:?
ALU主要完成對二進制信息的定點算術運算、邏輯運算和各種移位操作;?
通用寄存器組是用來保存參加運算的操作數(shù)和運算的中間結果;?
狀態(tài)寄存器在不同的機器中有不同的規(guī)定,程序中,狀態(tài)位通常作為轉移指令的判斷條件。?
b、控制器是計算機的指揮系統(tǒng),通過地址來訪問存儲器(內存),從存儲器中取出指令,經譯碼器分析后,根據(jù)指令分析結果產生相應的操作控制信號作用于其他部件,使得各部件在控制器控制下有條不紊地協(xié)調工作。
控制器一般包括指令控制邏輯、時序控制邏輯、總線控制邏輯、中斷控制邏輯等幾個部分:
指令控制邏輯要完成取指令、分析指令和執(zhí)行指令的操作;
時序控制邏輯要為每條指令按時間順序提供應有的控制信號,一般時鐘脈沖就是最基本的時序信號,是整個機器的時間基準,稱為機器的主頻;
總線邏輯是為多個功能部件服務的信息通路的控制電路,就CPU而言一般分為內部總線和CPU對外聯(lián)系的外部總線,外部總線有時候又叫做系統(tǒng)總線、前端總線(FSB)等;
中斷是指計算機由于異常事件,或者一些隨機發(fā)生需要馬上處理的事件,引起CPU暫時停止現(xiàn)在程序的執(zhí)行,轉向另一服務程序去處理這一事件,處理完畢再返回原程序的過程。由機器內部產生的中斷,把它叫做陷阱(內部中斷),由外部設備引起的中斷叫外部中斷。
c、寄存器(register)是CPU內部用來存放數(shù)據(jù)的一些小型的存儲區(qū)域,用來暫時存放參與運算的數(shù)據(jù)以及運算結果。寄存器由電子線路組成,存取速度非常快,與CPU的速度相當,寄存器的成本較高,因而數(shù)量較少。CPU內部的寄存器類型有指令寄存器、程序計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器以及狀態(tài)寄存器等。
(2) 存儲器 a、Memory內存,RAM(Random Access Memory) 由Cell存儲單元組成,每個Cell為8bits。 擴展思考: 32位CPU能引用的存儲單元位置,決定了最大可用到的內存大小為4GB: 32位CPU,能夠識別的存儲單元地址個數(shù)位2^32個,每個位置代表一個存儲單元Cell,每個Cell是8bits(1Byte), 能用到的內存大小為2^32Bytes=4GB。 b、Disk外存,即磁盤,存儲數(shù)據(jù)。
(3) 輸入設備 下指令,提供數(shù)據(jù)等。
(4) 輸出設備 輸出數(shù)據(jù)加工后的結果。
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總結
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