(1)计算机的组成及其功能
馮.諾伊曼體系中,計算機(jī)有五大基本部件:控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。
實際應(yīng)用中,計算機(jī)包括CPU(控制器和運(yùn)算器)、存儲器(Memory內(nèi)存和Disk外存)、Input輸入設(shè)備、Output輸出設(shè)備。
CPU由運(yùn)算器、控制器、寄存器、緩存、指令集組成。?
a、運(yùn)算器是實現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件:?
主要由算術(shù)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(jìn)制信息的定點算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和各種移位操作;?
通用寄存器組是用來保存參加運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算的中間結(jié)果;?
狀態(tài)寄存器在不同的機(jī)器中有不同的規(guī)定,程序中,狀態(tài)位通常作為轉(zhuǎn)移指令的判斷條件。?
b、控制器是計算機(jī)的指揮系統(tǒng),通過地址來訪問存儲器(內(nèi)存),從存儲器中取出指令,經(jīng)譯碼器分析后,根據(jù)指令分析結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)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(diào)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(yīng)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(jī)器的時間基準(zhǔn),稱為機(jī)器的主頻;
總線邏輯是為多個功能部件服務(wù)的信息通路的控制電路,就CPU而言一般分為內(nèi)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(jī)由于異常事件,或者一些隨機(jī)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(zhuǎn)向另一服務(wù)程序去處理這一事件,處理完畢再返回原程序的過程。由機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生的中斷,把它叫做陷阱(內(nèi)部中斷),由外部設(shè)備引起的中斷叫外部中斷。
c、寄存器(register)是CPU內(nèi)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(yùn)算的數(shù)據(jù)以及運(yùn)算結(jié)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(dāng),寄存器的成本較高,因而數(shù)量較少。CPU內(nèi)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(nèi)存,RAM(Random Access Memory) 由Cell存儲單元組成,每個Cell為8bits。 擴(kuò)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(nèi)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(nèi)存大小為2^32Bytes=4GB。 b、Disk外存,即磁盤,存儲數(shù)據(jù)。
(3) 輸入設(shè)備 下指令,提供數(shù)據(jù)等。
(4) 輸出設(shè)備 輸出數(shù)據(jù)加工后的結(jié)果。
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總結(jié)
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