計算機組成原理 計算機硬體的基本組成

2021-10-10 23:40:54 字數 2194 閱讀 3723

計算機這個概念實際上是個邏輯上的概念,只規定了機器的功能,並沒有規定我們要用什麼方法來做這個機器。比如之前的蒸汽計算機、機械計算機等,所以計算機不一定都是電子數字的。

計算機硬體的發展

發展階段

時間邏輯元件

速度(次/秒)

記憶體外存

第一代1946-1957

電子管幾千-幾萬

汞延遲線、磁鼓

穿孔卡片、紙帶

第二代1958-1964

電晶體幾萬-幾十萬

磁芯儲存器

磁帶第三代

1964-1971

中小規模積體電路

幾十萬-幾百萬

半導體儲存器

磁帶、磁碟

***1972-現在

大規模、超大規模積體電路

上千萬-萬億

半導體儲存器

磁碟、磁帶、光碟、半導體儲存器

主要分為四個時代:電子管時代 --> 電晶體時代 --> 中小規模積體電路時代 --> 大規模、超大規模積體電路時代

電子管時代:第一台電子數字計算機:eniac。此時面向機器。

電晶體時代:第一台使用集體管現路的計算機:tradic。出現了fortran語言,有了作業系統的雛形。此時面向過程。

中小規模積體電路時代:高階語言迅速發展,開始有了分時作業系統。

大規模、超大規模積體電路時代:微處理器、並行、流水線、快取記憶體、虛擬儲存器等。

主要還是邏輯元件推動了時代的發展~

eniac最一開始是通過手動接線來控制計算機的,效率很低。之後馮.諾依曼提出「儲存程式」的概念,將指令以二進位制資料的形式儲存到計算機的主儲存器(主存、即記憶體條)中,然後按照其在主儲存器中的首位址開始執行第一條指令,接著按照順序來完成剩下的指令,直到所以**執行完成為止。之後就有了第一台採用馮諾依曼機構的計算機edvac(electronic discrete variable automatic computer)。

馮.諾伊曼計算機的特點:

計算機硬體系統由五大部件組成:運算器、儲存器、控制器、輸入裝置和輸出裝置;

指令和資料以同等的地位儲存在儲存器中,並且可以按位址定址;

指令和資料均以二進位制**表示;-*/,而位址碼指明了這些操作的資料存放在記憶體中的什麼位址)(程式的執行過程中就是根據位址碼對特定的記憶體單元進行訪存操作)

指令在儲存器中按照順序進行存放;一般來說按照順序執行指令,但在特定情況下,也可以改變執行順序。

早期的馮.諾伊曼計算機以運算器為中心,輸入/輸出裝置以運算器和儲存器進行資料的傳輸。

在微處理器出現之前,運算器和控制器還是分開的,而且儲存器的容量較小,此時的計算機是以儲存器為中心的,結構如下圖所示。

軟體硬體邏輯上是等效的。為了實現更多位數的計算,可以通過買新的運算器來實現(硬體實現),也可以通過設計計算指令,放到儲存器當中進行實現(軟體實現)。因為他們倆都實現了相同的任務,所以這兩者在邏輯上是等效的。

注意:是邏輯上的等效!不是實際意義上的等效!乙個8位資料的計算,對於8位的運算器,計算時間就是一次電流通過的時間,但是對於4位的運算器,需要進行指令的切斷,需要運算兩次,計算時間是不同的,當然還有其他方面的區別。

之後隨著積體電路的發展,並且運算器和控制器結構式類似的,聯絡也比較緊密,所以在實際設計的時候會將兩者做在一塊晶元上,就叫做cpu。此時也是以以儲存器為中心,其中有乙個原因就是因為運算器和i/o讀取寫入資料的不一致,所以i/o操作要盡可能的避免cpu在i/o裝置和儲存器之間,以提高系統的整體執行效率。

計算機組成原理之計算機硬體的構成。

本篇文章適合初學者。首先,什麼叫計算機?有處理器的電子裝置,其實都可以叫做計算機。處理器 記憶體 計算機。通過通過電子線路連在一起,通上電以後能工作 計算機結構 計算機系統分為軟體和硬體。硬體 指組成計算機的各種裝置實體,是物質基礎。軟體 泛指各種程式和檔案。計算機的基本功能主要包括資料加工 資料儲...

計算機硬體組成

首先計算機的出現就是為了代替人力去工作 大前提 計算機的所有組成都是模仿人的某一器官或者是功能去設計的 控制器 是計算機的指揮系統,負責控制所有其他硬體執行的元件 相當於人類的大腦 運算器 負責數 算與邏輯運算 相當於人類大腦 儲存器訪問資料 記憶體 比如記憶體條 基於電訪問資料,斷電資料全部丟失 ...

計算機硬體組成

1.cpu 人體大腦 進行邏輯運算 排程其它裝置工作 大腦指揮腿手臂運動 2.記憶體條 人體臨時記憶 計算計把資料載入到記憶體中,然後和cpu排程工作 你把看到的東西進行臨時的記憶 把計算計的磁碟資料,臨時放在記憶體中處理 3.顯示卡 相當於人的眼睛看到且處理的美麗事物 處理計算機的圖形相關工作 5...