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1、基本组成
1.1 早期冯诺依曼机的结构
早期的计算机每次运算都需要人手动接线来控制计算,冯诺依曼因此设计出以存储程序为核心的计算机。 “存储程序”的概念是指:将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序执行结束。 在计算机系统中,软件和硬件在逻辑上是等效的。 Eg:对乘法运算,可以设计一个专门的硬件电路实现乘法运算也可以用软件的方式,执行多次加法运算来实现。 冯·诺依曼计算机的特点: 1.计算机由五大部件组成2.指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访3.指令和数据用二进制表示4.指令由操作码和地址码组成5.存储程序6.以运算器为中心输入输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成。 1.2 现代计算机的结构 现代计算机的结构如下所示: 主存储器结构如下: 程序和数据都保存在存储体中。 读的过程:CPU 把要获取的指令或者数据在存储体中的地址给 MAR 并发出读取的命令,存储体就会把对应地址的指令或数据给 MDR ,然后 CPU 就从 MDR 取走,整个过程类似于菜鸟驿站: 写的过程:CPU 把要写的内容发给 MDR,把要存储的地址给 MAR,接着向主存储器发出写入的命令,主存储器就会把 MDR 的数据存储到 MAR 指定的地址中。 例如:MAR = 4位,那么总共可以表示 24 个存储单元。MDR = 16 位,则每个存储单元可以存储 16 bit 的数据。 2.2 运算器 运算器用于实现算术运算(加减乘除)、逻辑运算(与或非)。 完成一条指令的过程: 1、取指令(PC)2、分析指令(IR)3、执行指令(CU) 3、计算机的工作过程假设一段代码如下: int a = 2, b = 3, c = 1, y = 0; void main(){ y = a * b + c; } 编译并装入主存: 计算机内部组成如下所示: 总结:计算机的工作过程先从主存中取指令放入 IR,PC 自动加一,接着 CU 分析指令,最后 CU 指挥其他部件执行指令。 |
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