計算機系統概論之計算機的工作過程

2021-08-15 12:33:56 字數 1584 閱讀 6354

用計算機解決乙個問題,通常包含兩個過程,乙個是上機前的各種準備,再乙個是上機執行。

1.上機前的準備

在許多科學技術的實際問題中,往往會遇到許多複雜的數學方程組,而數字計算機通常只能做加、減、乘、除四則運算,這就要求,

在上機前,先由人工完成一些必要的準備工作,這些工作,大致可分為三類:建立數學模型,確定計算方法,編制解題程式。

(1)建立數學模型

有許多科技問題很難直接用物理模型來模擬研究物件的變化規律,如地球大氣環流、原子反應堆的核裂變過程、航天飛行速度對

飛行器的影響等等,不過,通過大量分析和實驗,總能找到一系列反映研究物件變化規律的數學方程組,通常,把這類方程組,叫做被

研究物件變化規律的數學模型。一旦建立了數學模型,研究物件的變化規律就變成了解一系列方程組的數學問題,這便可通過計算機來

求解,因此,建立數學模型是計算機解題的第一步驟。

( 2 )確定計算方法

由於數學模型中的數學方程式往往是很複雜的,如果需要將它變成適合計算機運算的加、減、乘、除四則運算,還必須確定對應的計算

方法(3)編制解題程式

程式是適合於機器運算的全部步驟,編制解題程式就是將運算步驟用一一對應的機器指令描述。

例如:計算ax²+bx+c,在計算器中可分解為以下幾個步驟:

可見,不包括停機、輸出列印共需八步。若將上式改寫為:(ax+b)x+c,則可簡化為五步:

將上述運算步驟寫成某計算機的一一對應的機器指令,就完成了運算程式的編寫。

2.計算機的解題過程

為了比較形象地了解計算機的解題過程,首先分析乙個比圖1.9更細化的計算機組成框圖,如圖1.11所示。

(1)運算器

運算器包括三個暫存器(現代計算機中往往設有暫存器組)和乙個算邏電路alu。其中acc為累加器,mq為乘商暫存器,x為運算元暫存器,

這三個暫存器在完成不同運算時,所存放的運算元類別也各不一樣。表1.3列出了暫存器存放不同類別運算元的情況。

(2)主儲存器

主儲存器(簡稱主存或記憶體)包括儲存體、各種邏輯部件及控制電路等。儲存體由許多儲存單元組成,每個儲存單元又包含若干個儲存元件

(或稱儲存基元、儲存元),每個儲存元件能寄存乙個二進位制**「0」或「1」。也就是說,乙個儲存單元可以儲存一串二進位制**,稱這串

二進位制**為乙個儲存字,這串二進位制**的個數,叫作儲存字長。

如果我們把乙個儲存體比作一幢大樓,那麼每個儲存單元可看作大樓中的每個房間,每個儲存元可看作每個床位中的一張床位,顯然,每個房間

都需要乙個房間編號,因此,我們賦予每個儲存單元乙個編號,叫做儲存單元的位址號。主存的工作方式就是按儲存單元的位址號來實現存和寫

(3)控制器

控制器是計算機中組成的神經中樞,由它指揮全機各部件自動、協調的工作。

(4)i/o裝置

i/o子系統包括各種外部裝置及相應的藉口。

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