1.2 计算机结构和运行原理(重点:冯诺依曼结构和程序运行过程)

计算机结构和运行原理

一、冯诺依曼结构

       冯诺依曼体系结构主要是规定了基本计算机的组成,主要分为控制器、运算器、存储器、输入输出设备,如图所示:

1.2	计算机结构和运行原理(重点:冯诺依曼结构和程序运行过程)1.2	计算机结构和运行原理(重点:冯诺依曼结构和程序运行过程)

(一)CPU(中央处理器)解析(困难,可以略过)

       运算器与控制器封装在一起就是中央处理器,即CPU。我们都知道CPU分为32位和64位,其中“位”也叫字长,他们最主要的区别在于一次性能计算多少字节的数据。32位CPU一次可以计算4个字节,64位CPU一次可以计算8个字节。CPU 的位宽越大,可以计算的数值就越大。CPU内部有寄存器,控制单元和逻辑运算单元等,寄存器可以分为多类,有通用寄存器:用于存放需要进行计算的数据,程序计数器:用来存储CPU要执行的下一条指令的内存地址,指令寄存器:存放程序计数器指向的指令,也就是指令本身。总体来说寄存器就是数据发生计算的地方,就是所有的程序、数据都要读到这里才能进行运算,控制单元负责控制CPU工作,逻辑运算单元负责计算。


       拓展:运算器包括了MQ(Multiple-Quotient Registe) 乘商寄存器, ACC(Accumulator) 累加器,ALU(Arithmetic and Logic Unit) 算术逻辑单元, X 通用的操作数寄存器,控制器包括CU(控制单元),IR(指令寄存器),PC(程序计数器) 存放下一条指令,有自动加一的功能。


(二)存储器

       在现代计算机组成中,存储器分为主存储器和辅存储器,主存储器一般指内存,而外设包括输入输出设备和辅存储器。正在运行的系统、程序和数据都是存储在内存,需要计算的时候传递给寄存器计算,内存存储的区域是线性的。数据存储的单位是一个二进制位(bit)。最小的存储单位是字节(byte)。内存的地址是从0开始编号,然后自增排列。所以我们可以通过内置地址读写相关数据。

(三)输入设备

       输入设备向计算机输入数据,我们常见的输入设备就是键盘、鼠标和麦克风等。

(四)输出设备

       计算机经过计算后,把数据输出给输出设备,常见的输出设备是显示器、音箱等。

(五)总线

  • 地址总线:用于指定CPU将要操作的内存地址。
  • 数据总线:用于读写内存的数据。
  • 控制总线:用于发送和接收信号,比如中断、设备复位等信号。
  • 当CPU要读写内存数据的时候,首先要通过地址总线来指定内存的地址,再通过数据总线来传输数据。

二、程序运行过程

  1. 程序:编写好程序放到存储器中
  2. 数据:所用到的数据放到存储器中
  3. 计算:计算机从存储器某些位置取数据并计算,然后将数据存储在某些位置
  4. 停机:程序执行后自动停机。
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3 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 胜舟

    ?

  2. 特罗

    学习了??

  3. 仲夏之八

    ?

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