硬件 | Personal Blog

硬件

1.硬件的组成

储存器、运算器、控制器与适配器是数字计算机的主要组成部分,这些部件通过系统总线进行数据传输,由适配器连接的输入输出设备完成计算机内部与外部数据的交换

2.存储器

存储器将需要存储的数据以二进制的形式保存在存储单元内

通常情况下,存储单元由16个触发器组成,而众多的存储单元则构成了存储器。为了方便地查找所需要调用的数据在哪一个存储单元内,我们赋给每一个存储单元一个编号(地址)。这样,在向存储器中存取数据时就可以根据地址进行合理化的操作。

存储容量指存储器中存储单元的总数,用来衡量存储器的存储能力

另外,由MAR(存储地址寄存器)指明此次读写的目的地址;由MDR(存储数据寄存器)暂存所需数据

内存储器:内存储器又称为内存,主存;主要用于存放和运算少量的、临时的数据(程序)

外存储器:外存储器又称为外存,辅助存储器;主要用来存储大宗的数据;如光盘、U盘、硬盘等

需要注意的是,存储器指的是内存储器,外存储器属于输入输出设备

3.运算器

运算器的主要功能是进行算术运算和逻辑运算,主要部件有

  1. 累加器(ACC):存放操作数和运算结果
  2. 乘商寄存器(MQ):乘除运算时存放操作数和运算结果
  3. 通用寄存器:存放操作数
  4. 算术逻辑单元(ALU):实现算术运算和逻辑运算

4.控制器

1.指令

指令控制控制器进行所需的操作,分为操作码(指令类型)和地址码(指令实施的地址)两部分

解决一个实际问题往往需要多条指令,这一系列指令的集合称为该问题的计算程序(程序)

计算机存储着众多的基本指令,所有不同的基本指令所构成的集合称为指令系统

冯·诺依曼结构的计算机将计算程序存入存储器,然后根据地址顺序执行。所谓冯·诺依曼结构,指的是将数据与和数据相关的指令存储在同一个存储器中。

哈佛结构:将数据与指令分别存放在两个不同的存储器中,执行速度更快

2.控制器的工作

在计算机执行程序的过程中,控制器根据计算程序所规定的指令顺序依次从存储器中取出指令执行。在程序运行时,控制器周期性地处于取出指令(取指周期)和执行指令(执行周期)中。

CPU由控制器与运算器构成

3.指令流与数据流

在冯·诺依曼结构计算机中,指令与数据存储在同一个存储器中,当控制器处于取指周期时,信息流从内存流向控制器(指令流);当控制器处于执行周期时,信息流从内存流向运算器(数据流)

4.控制器的组成

  1. 控制单元(CU):分析指令并给出控制信号
  2. 指令寄存器:存放当前执行指令
  3. 程序计数器:存放下一条指令地址