計算機基本組成及其內部元件細節隨筆

2021-10-10 08:30:07 字數 2245 閱讀 2223

總結馮諾依曼體系結構:

以運算器為中心:

這裡我們可以將整個部分看做一家工廠:

輸入裝置 -- > 進貨部門

運算器 -- > 加工部門

儲存器 -- > 倉庫

控制器 -- > 指揮總裁

輸出裝置 -- > **

運算器原本應該是只做運算相關的操作,但是從圖中可以看出,基本所有的操作都經過了運算器,就好比工廠進貨部門原可以直接將原材料存放到倉庫,但是這裡必須要先轉交給加工部門,再由加工部門存放到倉庫,**過程也是如此。使得運算器在進行運算的負荷下還要進行其他的相關操作。可想而知,在效率效能方面都會有所下降!

而現代計算機藉此演變:

以儲存器為核心:

現代計算機往往將運算器將控制器整合在乙個晶元中,也就是現代cpu :運算器 + 控制器;

主存:

mar(memory address register) : 儲存位址暫存器

mdr(memory data register) : 儲存資料暫存器

儲存單元:存放一串二進位制**

mar位址暫存器找到的就是儲存體中的位址,而mdr資料暫存器對應的就是儲存單元中儲存的二進位制數

比如乙個取數操作:cpu通過mar位址暫存器中的位址資訊去儲存體中定位到相應的位置,將位址中存放的資料取出來,存放到mdr中,再交給cpu;

同樣,對於乙個存數操作:cpu將位址告訴mar,再將位址告訴mdr,將乙個資料存放到儲存體中的相應位置。

整個過程與我們平時快遞取件相同:

首先我們要告訴店員取件以及取件號,店員通過取件號在快遞貨架上找到快遞,在返回放到櫃檯上,我們再從櫃檯取走快遞。這個過程中,我們就相當於計算機cpu,店員相當於mar,快遞貨架相當於儲存體,放置快遞的櫃檯相當於mdr。

mq : 乘商暫存器,主要用於乘除操作,運算元的存放

acc : 累加器,主要用於加減操作,運算元的存放

alu :主要用於做運算(核心部件,成本也最高)

x : 通用暫存器,存放運算元

cu : 控制單元,指令分析,給其它元件發出控制訊號

ir : 指令暫存器,存放當前執行的指令

執行 y = a * b 操作pc = 0,指向第一條指令的儲存位址,這裡可以對應儲存體的類圖。

pc --> mar ,使得mar = 0,pc自動加1

通過mar定位到儲存體(0)的位置

mar --> mdr ,將對應位置的二進位製碼取出,存放到mdr

mdr --> ir ,ir 就等於一串二進位製碼,包含兩個部分,一部分二進位制數會傳遞給cu分析這是什麼指令,另一部分二進位制數是位址,用於通過mar找到儲存體中的資料。對應6、7兩步

ir --> cu ,指令的操作碼送到cu,cu分析得知這是乙個取數指令

ir --> mar ,指令的位址碼送到mar

mar --> mdr,由mar再次定位到儲存體,找到要進行操作的資料,取出到mdr

mdr --> acc ,將要操作的資料存放到acc累加器

後續取b的值也是一樣了,不過在cu分析的時候,會得到這是乙個乘法指令,並將運算元存到mq中

acc --> x ,將acc中的值存放到x通用暫存器中

(mq)* (x) --> acc ,alu運算器進行乘法操作,再將運算後的值存放到acc

在進行存數指令,同理即可!

本文簡單的介紹了計算機的基本組成——由儲存器 、到控制器、到運算器的內部工作細節。水平尚淺,不恰當之處還請指正!!!

計算機的基本組成

計算機的基本組成 計算機的工作過程 馮 諾依曼機制 計算機系統的體系結構 原碼,反碼,補碼,bcd碼 二進位制的原碼,反碼及補碼 補碼 邏輯運算 邏輯運算 與 非 異或 定義 連線計算機各部件之間或各計算機直接的一束公共資訊線,它是計算機中傳送資訊 的公共途徑 特點 分類 資訊分類 物件位置分類 匯...

01計算機基本組成

cpu的內部整合了一些指令集,所有軟體的執行都需要cpu中的這些指令集來完成。根據指令集的不同,cpu被分為兩類 含有精簡指令集的cpu和含有複雜指令集的cpu。1.才有精簡指令集的cpu 精簡指令集 reduced instruction set computing,risc 採用精簡指令集的cp...

計算機的基本組成

在馮諾依曼提出 儲存程式 的概念時,人們便以此概念為基礎將各類計算機統稱為馮諾依曼機,他的特點可以歸納為如下幾點 1 計算機由運算器 儲存器 控制器 輸入裝置和輸出裝置五大部件組成。2 指令和資料以同等地位存放於儲存器內,並且可按位址尋找並訪問。3 指令和資料均以二進位制數表示。4 指令由操作碼和位...