3. 计算机硬件 笔记
属于《计算器组成原理》内容。
1. 冯.诺依曼体系结构
- 基本思想
- 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大组成
- 指令和数据顺序编程程序存储到存储器中
- 存储程序原理:数据以二进制代码形式存放,内存地址决定存放位置
- 每条指令的操作数组成计算错误码,直接合成运算
- 内存储器是定场的线性组织,CPU 通过内存地址可以直接读写内存
- 控制器对计算机进行集中的数据控制
- 指令和数据处理
- 整数相加示例:这里一共消耗了四个指令,分别为取l两数、两数相加和存数
- 操作码表示运算,如 ADD,指出操作对象在内存中的地址
- 内存组织:指令和数据按顺序存放,如 load、store 指令对应内存地址
- 计算机基本工作过程
- 自动从内存取指令、分析指令、执行指令,循环执行至程序结束
- 加法程序原理:取指令、分析执行、取数据、运算、结果存储回内存
总结:计算机由基本组成单元构成,遵循存储程序原理;
指令和数据的处理是计算机工作的基础;
控制器控制指令的取、分析、执行过程,实现程序运行。
2. CPU
- 处理器(CPU)组成
- 运算器(ALU)
- 功能: 在控制器指挥下进行算术运算和逻辑运算,实现对数据的加工和处理
- 控制器(CU)
- 功能
- 重新控制、操作控制、时间控制
- 地址控制: 按顺序执行程序,有确定的程序执行顺序
- 操作控制: 管理电路工作,信号发送到相应部件,实现控制
- 功能
- 寄存器
- 类型
- 数据寄存器(Data Register,DR): 用于暂存内存中读取的数据
- 指令寄存器(Instruction Register,IR): 保存当前正在执行的指令
- 程序寄存(计数)器(Program Counter,PC): 指向 CPU 下一条将要执行的指令的内存地址
- 类型
- 运算器(ALU)