為了更加詳細的分析計算機的工作過程,我們有必要來細化一下計算機的組成框圖:
接下來先介紹一下各個部件吧:
1. 主儲存器(主存 or 記憶體)包括儲存體m,各種邏輯部件及控制電路。
a)儲存體m由若干個儲存單元組成,每個儲存單元又包含若干個儲存基元(或者儲存元),每個儲存基元能寄存一位二進位制**「0」和「1」。 乙個儲存單元可儲存一串二進位制**,稱這串二進位制**為乙個儲存字,這串二進位制**的位數稱為儲存字長。
可以這樣理解:
儲存體——> 一幢大樓;
儲存單元——> 乙個房間;
儲存基元——> 一張床位;
b) mar(memory address register) ——> 儲存器位址暫存器,用來存放欲訪問的儲存單元的位址,其位數對應儲存單元的個數。(這塊兒這個個數是啥意思?)
c) mdr(memory data register) ——> 儲存器資料暫存器,用來存放從儲存體某單元取出的**或者準備往某儲存單元存入的**,其位數與儲存字長相等。
2. 運算器:
運算器最少包括3個暫存器和乙個 算術邏輯單元alu。其中acc為累加器,mq為成商暫存器,x為運算元暫存器。
3. 控制器:
控制器是計算機的神經中樞,它指揮各個部件自動,協調的工作。
控制器的部件:由程式計數器pc,指令暫存器ir,以及控制單元cu 組成。
ir——>存放當前的指令,內容來自主存的mdr。ir中的操作碼op(ir)送至cu,用來分析指令;位址碼ad(ir)作為運算元的位址送至儲存器mar。
cu——>分析當前所需完成的操作,並發出各種微操作命令序列,用以控制被控物件。
工作過程為:
程式的執行過程,先看如下圖:
著重分析:取數指令;
程式中第一條指令位址——>pc;
取指令階段:
a) pc中的值——>mar——>訪問儲存單元——>mdr——>ir ;
b) pc+1 ——> pc
分析指令:
a) op(ir)——>cu——>由cu向其它部件發出控制訊號。
執行指令:
a) ad(ir)——>mar——>m——>mdr——>acc
列印結果。
計算機硬體的主要技術指標:
機器字長:cpu一次能並行處理的二進位制位數,與cpu的暫存器位數有關。字長越長,數的表示範圍越大,精度也越高。機器字長影響機器的執行速度。
儲存字長——>訪問儲存器一次取出的二進位制位數。
只有儲存字長 >= 機器字長時cpu的運算效率才能達到最高。
儲存容量:
a) 記憶體;
b) 外存;
運算速度:
a) 主頻:cpu的時鐘頻率——>單位時間內產生脈衝訊號的次數(cpu的時鐘部件)
b) 時鐘週期:兩個脈衝的間隔。
c) 指令的平均執行時間;
i. 吉普森法和 cpi 和 mips
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