關於計算機組成

2021-08-18 09:39:06 字數 1958 閱讀 2152

一、計算機的出現:

二戰時炮彈等為精確打擊目標需對執行軌道進行大量計算,因此推動了計算機的出現。

abc:世界上第一台計算機。

edvac:離散變數自動

電子計算機,該機所採用的結構為馮諾依曼結構,也是現今大多數計算機所採用的結構。

edvac的主要特點:

(一)實現了"儲存程式"的概念。

(二)指令和資料採用二進位制,極大的簡化了邏輯線路

(三)由五個基本部分組成:輸入裝置,輸出裝置,運算器,控制器,儲存器。

二、馮諾依曼結構的要點:

(一)  在現代計算機中cpu中存在運算器和控制器,而儲存器相當於我們的記憶體或主存。一般通過系統匯流排連線這兩部分

(二)計算機在工作時能夠「自動「的從儲存器中「取出指令」加以執行

(1)將計算機進行運算過程類別為乙個餐館。

存放食物的倉庫即為主存,廚房即為cpu。倉庫裡的貨架即為主存裡的儲存單元,我們為貨架編上了序號,相當於主存的位址。貨架上存放的物品即為儲存單元裡的內容。

主存中會存放計算機的指令和資料,相當於廚師所需執行的任務單和食物的原料。

* 若干的指令就能組合成程式,把程式存進儲存器中,這就是儲存程式的概念。

而在廚房中大廚,即為控制器,主要承擔控制任務。

而運算器則為廚具,直接承擔做菜任務。

那麼在廚房中,廚師做菜時需要一些碟子來存放做菜的一些原料,還有完成之後的菜總不能直接用鍋端進倉庫吧,此時我們就需要用到了盤子了,此時的盤子就是通用暫存器。

(2)注:我們想想,cpu的運轉速度遠超在主存中人為取指令的速度,此時的執行方式會大量的拖沓運轉速度。而這種執行方式就是eniac的執行方式。而自動取出指令就是馮諾依曼結構的特點。

(三)計算機運轉的核心內容:

計算機運轉的本質就是執行指令。

計算機執行一條指令的主要步驟:一、取指 二、解碼 三、執行 四、回寫

一、取值

廚師檢視 下一張任務單的位置 ,然後取得來自倉庫傳送的任務單 ,將任務單放置在廚師身邊存放任務單的位置 ,取回後更新下一張任務單的位置 但是不會去取第二張 等該條指令執行後再取第二張。

二、解碼

就是分析任務,例如分析任務單上菜系的製作方法  :炒,原料的位置: 在倉庫的a格,或者廚房的b盤中(暫存器中資料的位置),以及還有存放成品的盤子是哪個,即存放在哪個位置。

三、執行

執行分析後的任務。

1,取某號格仔(取資料)

與上文的傳送請求相同,向廚房發出請求,取得原料,由於此次取的是原料,即資料,控制器就會將其放置在運算器的某個入口。即廚具中。

2,取某盤子裡的原料(取暫存器的資料)

3,炒(即執行某種運算方式)此時的資料還在運算器的輸出埠上。

四、回寫

存b號盤子(將執行結果存放在a暫存器中)。

程式和資料通過輸入裝置進入儲存器。控制器發出位址給儲存器,儲存器除了儲存資料,還有一些控制邏輯,控制邏輯響應控制器的請求傳送相應的指令給控制器,控制器傳送命令給運算器,從儲存器中取得資料加以計算,運算器會返回一些運算狀態、例如是否運算成功,給控制器。得出的結果存進儲存器中,最後運算結果通過輸出裝置輸出。

附:關於暫存器的一些知識

而暫存器(又稱快取)一般是指由基本的rs觸發器結構衍生出來的d觸發,就是一些與非門構成的結構,一般整合在cpu內,其讀寫速度跟cpu的執行速度基本匹配,但因為效能優越,所以造價昂貴,一般好的cpu也就只有幾mb的2級快取,1級快取更小。使用暫存器可以縮短至零長度、節省儲存空間,提高指令的執行速度。不同的暫存器有不同的作用,如:通用暫存器(gr)用以存放運算元、運算元的位址或中間結果;指令暫存器(ir)用以存放當前正在執行的指令,以便在指令執行的過程中,控制完成一條指令的全部功能。

cpu計算時,先預先把要用的資料從硬碟讀到記憶體,然後再把即將要用的資料讀到暫存器。最理想的情況就是cpu所有的資料都能從暫存器裡讀到,這樣讀寫速度就快,如果暫存器裡沒有要用的資料,就要從記憶體甚至硬碟裡面讀,那樣讀寫資料佔的時間就比cpu運算的時間還多的多。所以評價一款cpu的效能除了頻率,快取也是很重要的指標。

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