計算機的工作步驟

2021-06-09 11:43:26 字數 1773 閱讀 8332

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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