計算機的基本組成

2021-07-06 06:42:05 字數 1713 閱讀 9446

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)指令由操作碼和位址碼組成,操作碼用來表示操作性質,位址碼用來表示運算元在儲存器中的位置。

(5)指令在儲存器內按順序存放。通常指令是順序執行的,在特定條件下可根據運算結果或根據設定的條件改變執行順序。

(6)機器以運算器為中心,輸入輸出裝置與儲存器間的資料傳遞通過運算器完成。

在這裡我們暫且不談指令的設計以及如何執行和識別,後面文章會詳細介紹。

(1)運算器:完成算數運算和邏輯運算,並將運算的中間結果暫存在運算器內。

(2)儲存器:用來存放資料和程式。

(3)控制器:用來控制、只會程式和資料的輸入、執行以及處理和運算結果。

(4)輸入輸出裝置:就是負責輸入和輸出啊。

雖然早期計算機的組成可分為五大部件,但是計算機發展至今,由於運算器和控制器在邏輯關係和電路上聯絡十分緊密,所以,這兩大部件往往整合在同一晶元上,因此,通常將他們合起來統稱為**處理器(cpu,也簡稱處理器)。

因此,處理器也可以說是由算數邏輯單元(alu)和控制單元(cu)組成。alu完成算數和邏輯運算,而cu用來解釋儲存器中的指令,並發出各種命令來執行指令。alu和cu是處理器的核心部件,具體的組成後面會有詳細的篇章來講解!在這裡附上計算機組成的經典結構圖:

正如上圖所示,處理器是有運算器和控制器組成,其中運算器最少包括3個暫存器(現代計算機內部往往設定有通用暫存器組)和乙個算術邏輯單元(alu)。而控制器作為計算機的神經中樞,由它只會各個部件自動、協調的工作。具體來說,它首先要命令儲存器讀取一條指令,稱為取指過程。接著他要對這條指令進行分析,指出該指令要完成什麼樣的操作,並且按照定址特徵指明運算元的位址,稱為分析過程。最後根據運算元所在的位址以及指令的操作碼完成某種操作,稱為執行過程。控制器由程式計數器(pc)和指令暫存器(ir)以及控制單元(cu)組成。pc用來存放當前欲執行指令的位址,它與主存的mar之間有一條直接通路,且具有自動加1的功能,即可自動形成向下一條指令的位址。ir用來存放當前指令,ir的內容來自主存的mdr。

衡量一台計算機效能的優劣是根據多項技術指標綜合確定的,其中,既包括硬體的各種特需效能,也包括軟體的各種功能。

(1)機器字長

機器的字長是指處理器一次效能處理資料的位數,通常與處理器的暫存器位數有關,字長越長數的表示範圍越大,經度也越高。機器的字長也會影響機器的運算速度。倘若處理器字長較短,又要運算位數較多的資料,那麼需要經過兩次貨多次運算才能完成。

(2)儲存容量

儲存容量應該包括主存容量和輔存容量。

儲存容量=儲存單元個數 x 儲存字長。

(3)時鐘週期

計算機執行指令的過程被分為若干個步驟和相應的動作來完成,每一步動作都要有相應的控制訊號進行控制,這些控制訊號何時發出、作用時間多長都要有相應的定時訊號進行同步。因此,cpu必須能夠產生同步的時鐘定時訊號也就是cpu的主脈衝訊號,其寬度稱為時鐘週期。

(4)時鐘頻率(主頻)

cpu的主頻也就是時鐘週期的倒數也就是1秒鐘發射的脈衝次數,其值越高也表示處理指令的週期越短。主頻也就是我們時長說的多少兆赫,而這個兆赫並不代表cpu執行速度。一般來說

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一 馮.諾依曼計算機的特點 注 馮.諾依曼是美籍匈牙利人,被譽為現代計算機之父 1 運算器 控制器 儲存器 輸入裝置 輸出裝置 運算器 alu 和控制器 cu 組成cpu 2 指令和資料以同等地位存放於儲存器,可按位址尋訪 3 指令和資料用二進位制表示 4 指令由操作碼和位址碼組成 5 核心部分是儲...

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