计算机硬件基本组成及工作原理

时间:2024-10-24 08:55:37

目录

一、计算机硬件的基本组成

(1)冯诺依曼计算的特点

(2)现代计算机结构

二、各个硬件的工作原理

(1)主存储器的基本组成

(2)几个存储概念

三、运算器的基本组成

四、控制器的基本组成


一、计算机硬件的基本组成

(1)冯诺依曼计算的特点

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,程序存放在存储器中(核心特征)

6.以运算器为中心

硬件框图

(黑色实线表示数据通路,虚线表示控制和状态反馈)

(2)现代计算机结构

1.以存储器为中心的计算机硬件框图

2.现代计算机硬件框图

注:辅存属于I/O设备,不属于主机 

总结

二、各个硬件的工作原理

(1)主存储器的基本组成

存储体:数据在存储体内按地址存储

MAR:存储地址寄存器,存储数据的地址,MAR位数反映存储单元的个数。

MDR:存储数据寄存器,用来找到数据,MDR位数=存储字长。

类似于一个驿站取快递

(2)几个存储概念

1.存储单元:每个存储单元存放一串二进制代码,每个地址对应一个存储单元。

2.存储字:存储单元中二进制代码的组合。

3.存储字长:存储单元中二进制代码的位数。

4.存储元:存储二进制的电子元件,每个存储元可存1bit

例:MAR=4位,总共有2^4=16个存储单元

MDR=16位,即每个存储单元存放16bit,存储字长=16,1个字=16bit

注:1个字节(Byte)=8bit

1B=1个字节,1b=1个bit

三、运算器的基本组成

寄存器:

ACC——>累加器,用于存放操作数,或运算结果。

MQ——>乘商寄存器,在乘除运算时,用于存放操作数或运算结果

X——>通用的操作数寄存器,用于存放操作数

ALU:

算数逻辑单元,通过内部复杂的电路实现算术运算、逻辑运算。

四、控制器的基本组成

CU:控制单元,分析指令,给出控制信号

IR:指令寄存器,存放当前执行的指令

PC:程序计数器,存放下一条指令地址,有自动+1的功能

完成一条指令,有如下步骤

①PC取指令 ②IR分析指令 ③CU执行指令,①②称为取指,③称为执行

计算机的工作过程

总结