計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理-wenkub
2022-12-10 23:35:12 本頁(yè)面
【正文】 稱(chēng)外存），一般需要通過(guò)特殊接口與 CPU連接。 （ 4） 指令寄存器 IR 存放根據(jù) PC的內(nèi)容從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出的指令。 寄存器的種類(lèi)很多，主要的有： （ 1） 通 用寄存器 向 ALU提供運(yùn)算數(shù)據(jù)，或保留運(yùn)算結(jié)果。 1）運(yùn)算器 2）控制器 控制器（ Controller） 是計(jì)算機(jī)的控制指揮中心，計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞。 算術(shù)運(yùn)算： 指按照算術(shù)規(guī)則進(jìn)行的運(yùn)算，如加、減、乘、除、求絕對(duì)值等； 邏輯運(yùn)算： 泛指非算術(shù)性質(zhì)的運(yùn)算，如比較大小、移位、邏輯加等。 CPU 馮 美籍匈牙利科學(xué)家 馮 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的奠基人： 英國(guó)科學(xué)家 艾蘭 從而，深刻認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)及其操作使用。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 第一講 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的邏輯（功能）結(jié)構(gòu) 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，人類(lèi)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件使用計(jì)算機(jī)。 硬件（ Hardware） 系統(tǒng)是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理裝置，是看得見(jiàn)、摸得著的一些實(shí)實(shí)在在的有形實(shí)體。圖靈（ Alan Mathison Turing） 圖靈機(jī)（ Turing Machine ， TM）： 1936年提出了現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型。諾依曼（ Von Neumann） 在 1946年提出了關(guān)于計(jì)算機(jī)組成和工作方式的基本設(shè)想 ，可以歸納為如下幾點(diǎn)： （ 1） 計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備由存儲(chǔ)器 、 運(yùn)算器 、 控制器 、 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成 ， 并對(duì)其基本功能做了規(guī)定 。諾依曼設(shè)計(jì)思想確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，并第一次提出了 “ 存儲(chǔ)程序 ” 的概念。 運(yùn)算器在控制器的控制下，對(duì)取自?xún)?nèi)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。它的基本功能是從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令并對(duì)指令進(jìn)行分析、判斷，并根據(jù)指令發(fā)出相應(yīng)的各種控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)的有關(guān)設(shè)備或電子器件有條不紊地協(xié)調(diào)工作 ，保證計(jì)算機(jī)能自動(dòng)、連續(xù)地工作。一般 CPU有多個(gè)通用寄存器。 存儲(chǔ)器（ Memory）是有記憶能力的部件，用來(lái)保存程序和數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器用來(lái)存放當(dāng)前暫不參加運(yùn)行而又需要長(zhǎng)期保留的程序和數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器的操作有寫(xiě)入操作和讀出操作兩種： 為了便于對(duì)存儲(chǔ)器中存放的信息進(jìn)行管理，整個(gè)內(nèi)存被劃分成許多存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)，此編號(hào)稱(chēng)為地址（ Address） 。 （ 3) 字 (Word)：又稱(chēng)計(jì)算機(jī)字，是可作為獨(dú)立的信息單位進(jìn)行處理的若干位的組合，其包含的二進(jìn)位個(gè)數(shù)稱(chēng)為字長(zhǎng)。常用的輸入設(shè)備有鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、掃描儀、數(shù)字化儀等。 就是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通道 ， 使構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各功能部件成為一個(gè)可工作的系統(tǒng) ， 圖 。 Apple公司一直堅(jiān)持開(kāi)發(fā)自己的 PC機(jī)系列，如 AppleⅠ 和AppleⅡ 等 8位 PC機(jī)以及包括多種機(jī)型的 Macintosh（簡(jiǎn)稱(chēng) Mac）系列，以其獨(dú)特的界面風(fēng)格，在 16位和 32位 PC機(jī)市場(chǎng)上也占有一席之地。 通常用單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行指令的平均條數(shù)來(lái)衡量 ， 并以 MIPS（ Million Instructions Per Second） 作為計(jì)量單位；或用每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù) FLOPS（ Floating Point Operation Per Second） 來(lái)表示 。 2）內(nèi)存儲(chǔ)器 內(nèi)存一般使用半導(dǎo)體材料制造，存取速度較快，容量較小，成本較高；而外存通常以磁性材料和其他材料制造，容量較大，速度較慢，成本較低。 （ 2）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ DRAM）：集成度高，功耗低，作成本較低，被廣泛采用作為主存。即使停電，ROM中的信息也不會(huì)丟失，是非易失性存儲(chǔ)器。 3）系統(tǒng)主板 主板上的部件包括控制芯片組、 CPU、Cache、 BIOS芯片、 I/O接口、內(nèi)存儲(chǔ)器插槽、總線擴(kuò)展槽、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)接口、軟盤(pán)接口、 IDE（ ATA）接口（用于連接硬盤(pán)和光驅(qū)）、可充電電池以及各種開(kāi)關(guān)和跳線等。 接口 是外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的端口。它是單向傳送的，用來(lái)把地址信息從 CPU單向地傳送到存儲(chǔ)器或I／ O接口，指出相應(yīng)的存儲(chǔ)單元或 I／ O設(shè)備。 目前微型計(jì)算機(jī)上常見(jiàn)的總線結(jié)構(gòu)有： ① ISA（ Industry Standara Architecture）總線 ISA是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線，數(shù)據(jù)傳送寬度是 16位，工作頻率為 8MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 8MB/s，尋址空間為 1MB?？偩€寬度為 32位。 ② 信號(hào)轉(zhuǎn)換功能。 ③ 數(shù)據(jù)傳輸率 是指單位時(shí)間內(nèi)
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