計算機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理-展示頁
2024-12-04 23:35本頁面
【正文】 若干寄存器，用來存放運算過程中的各種數(shù)據(jù)、地址或其他信息。它的基本功能是從內(nèi)存儲器中取出指令并對指令進行分析、判斷，并根據(jù)指令發(fā)出相應(yīng)的各種控制信號，使計算機的有關(guān)設(shè)備或電子器件有條不紊地協(xié)調(diào)工作 ，保證計算機能自動、連續(xù)地工作。運算器每次執(zhí)行什么操作是由當(dāng)前指令的操作碼來確定的。 運算器在控制器的控制下，對取自內(nèi)存儲器的數(shù)據(jù)進行算術(shù)和邏輯運算。諾依曼計算機結(jié)構(gòu)示意圖 運算器又稱算術(shù)邏輯部件（ ALU——Arithmetical Logic Unit），是進行算術(shù)運算和邏輯運算的部件。諾依曼設(shè)計思想確立了現(xiàn)代計算機的基本結(jié)構(gòu)，并第一次提出了 “ 存儲程序 ” 的概念。 （ 3）采用存儲程序的概念，即將編制好的程序（由計算機指令組成的序列）和原始數(shù)據(jù)存入計算機的主存儲器中，使計算機在工作時能夠連續(xù)、自動、高速地從存儲器中取出一條條指令執(zhí)行。諾依曼（ Von Neumann） 在 1946年提出了關(guān)于計算機組成和工作方式的基本設(shè)想 ，可以歸納為如下幾點： （ 1） 計算機硬件設(shè)備由存儲器 、 運算器 、 控制器 、 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成 ， 并對其基本功能做了規(guī)定 。它奠定了人工智能的理論基礎(chǔ)。圖靈（ Alan Mathison Turing） 圖靈機（ Turing Machine ， TM）： 1936年提出了現(xiàn)代通用數(shù)字計算機的數(shù)學(xué)模型。 計算機系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)主機外部設(shè)備中央處理器內(nèi)存儲器運算器控制器外存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件圖 計算機硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。 硬件（ Hardware） 系統(tǒng)是構(gòu)成計算機的物理裝置，是看得見、摸得著的一些實實在在的有形實體。 認(rèn)識和理解計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理，有利于在此基礎(chǔ)上更好地理解軟件系統(tǒng)中的各種概念，以及各種操作要求的必然性。大學(xué)計算機基礎(chǔ) 第一講 計算機的基本結(jié)構(gòu) 計算機的邏輯（功能）結(jié)構(gòu) 一個完整的計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，人類通過計算機軟件使用計算機。通過軟件的包裝，人們可以不必太多地了解機器本身的結(jié)構(gòu)與原理，就可以方便靈活地使用計算機。從而，深刻認(rèn)識計算機及其操作使用。硬件是整個系統(tǒng)運行的物理平臺，計算機的性能，如運算速度、存儲容量、計算精度、可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置。 現(xiàn)代電子計算機的奠基人： 英國科學(xué)家 艾蘭 這是一個描述計算步驟的數(shù)學(xué)模型，使用這種抽象計算機可以把復(fù)雜的計算過程還原為十分簡單的操作 圖靈測試（ Turing Test）： 1950年，如果一臺機器對于質(zhì)問的響應(yīng)與人類做出的響應(yīng)完全無法區(qū)別，則該機器就具有智能。 美籍匈牙利科學(xué)家 馮 （ 2） 計算機內(nèi)部采用二進制數(shù)碼來表示指令和數(shù)據(jù) ， 每條指令由一個操作碼和一個地址碼組成 ， 其中操作碼表示所做的操作性質(zhì) ， 地址碼則指出被操作數(shù)在存儲器中的存放地址 。 CPU 馮 外 存 儲 器內(nèi) 存 儲 器運 算 器控 制 器輸 入 設(shè) 備 輸 出 設(shè) 備圖 馮 算術(shù)運算： 指按照算術(shù)規(guī)則進行的運算，如加、減、乘、除、求絕對值等； 邏輯運算： 泛指非算術(shù)性質(zhì)的運算，如比較大小、移位、邏輯加等。在計算機中，各種復(fù)雜的運算被分解為一系列算術(shù)運算和邏輯運算，由 ALU執(zhí)行。 1）運算器 2）控制器 控制器（ Controller） 是計算機的控制指揮中心，計算機的神經(jīng)中樞。 中央處理器即 CPU（ Control Processing Unit ）： 控制器和運算器合稱為 CPU，是計算機的核心部件。 寄存器的種類很多，主要的有： （ 1） 通 用寄存器 向 ALU提供運算數(shù)據(jù)，或保留運算結(jié)果。 （ 2） 累加器 A 這是一個使用相對頻繁的特殊的通用寄存器，有重復(fù)累加數(shù)據(jù)的功能。 （ 4） 指令寄存器 IR 存放根據(jù) PC的內(nèi)容從內(nèi)存儲器中取出的指令。 3）存儲器 內(nèi)存儲器 （也稱主存儲器，簡稱內(nèi)存或主存）可以和 CPU直接相連，用來存放當(dāng)前要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，以便快速向 CPU提供信息。 外存儲器 （也稱輔助存儲器，簡稱外存），一般需要通過特殊接口與 CPU連接。存放在外存的程序必須調(diào)入內(nèi)存才能運行。 將信息存入存儲器謂之 “ 寫入 ” （ Write）； 從存儲器取出信息稱為 “ 讀出 ” （
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