計算機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理-閱讀頁
2024-12-10 23:35本頁面
【正文】 CPU和 I/O設(shè)備兩者的信息類型和格式不一樣 ,必須通過I/O接口來進行緩沖和協(xié)調(diào)。 微處理器內(nèi) 存 插 槽主 存 儲 器外 存 接 口硬 盤 等I / O 接 口鍵 盤 顯 示其 他 I / O各 種 設(shè) 備地 址 總 線數(shù) 據(jù) 總 線控 制 總 線接 口 電 路圖 微處理器、總線、存儲器、接口電路和外部設(shè)備的邏輯關(guān)系 I/O接口除了完成主機與外設(shè)之間的通信之外，還應(yīng)具有以下功能： ① 作為主機與 I/O設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)的緩沖。 ③ 控制和定時功能 ④ 錯誤或狀態(tài)檢測 常見的接口有 ① 串行與并行接口 :串行接口在一個方向一次只能傳輸一位數(shù)據(jù)，傳送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)必須一位一位地依次傳送。 5）常用輸入與輸出設(shè)備 滾輪 按鍵 傳動球 磁道 柱面 磁盤盤片 控制電路 主軸 移動臂 文件定位表 磁頭 硬盤的主要性能指標如下： ① 容量 以千兆字節(jié)為單位，計算公式為： 硬盤容量 =磁頭數(shù) 柱面數(shù) 扇區(qū)數(shù) 扇區(qū)容量 ② 存儲密度 是指單位長度或單位面積磁層表面所存儲的二進制信息量，可用道密度和位密度來表示。 ④ 平均存取時間 指從發(fā)出讀寫命令后，磁頭從原始位置移動到磁盤上所要求讀寫的記錄位置，并準備寫入或讀出數(shù)據(jù)所需要的時間。目前多為 1MB或 2MB的。諾依曼機工作原理 ： 存儲程序和程序控制 存儲程序 指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運行中所需的數(shù)據(jù)，通過一定方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。 計算機是依靠硬件和軟件的配合進行工作的，計算機工作過程就是指令、程序的執(zhí)行過程。 指令由二進制代碼組成，可像數(shù)據(jù)一樣存放在計算機的存儲器中。 操 作 碼 操 作 數(shù)操作碼 指明該指令要完成的操作，例如，加法、減法、乘法、除法、取數(shù)、存數(shù)等。操作數(shù)的個數(shù)可以是 1個、多個或 0個（例如停機指令不需要操作數(shù)的信息）。 按其功能都可將指令系統(tǒng)分為以下幾種類型： （ 1）數(shù)據(jù)傳送指令 實現(xiàn)數(shù)據(jù)在內(nèi)存與 CPU之間的傳送。 （ 3）程序控制指令 實現(xiàn)改變程序執(zhí)行順序的功能。 （ 5）其他指令 實現(xiàn)對計算機硬件的管理。 當人們需要用計算機來解決某個問題時，首先要將問題分解為若干個基本操作，并把每一種基本操作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令，按一定的順序進行編排。 一臺計算機的指令種類是有限的，但是通過人們的精心設(shè)計，可以編寫出完成各種不同類型問題的程序。 （ 2） 分析指令 對指令寄存器中的指令進行分析，由譯碼器對指令中的操作碼部分進行譯碼，得知該條指令要完成什么樣的操作，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號；由操作數(shù)部分得到操作數(shù)。 （ 4） 取下一條指令 ，一條指令執(zhí)行完成后，將下一條要執(zhí)行的指令地址送入程序計數(shù)器。 取 指 令分 析 指 令執(zhí) 行 指 令 結(jié) 束結(jié) 束 指 令 ？圖 程序執(zhí)行過程 以 8086 CPU中的一條加法指令 ADD AX,NUM 為例來分析其執(zhí)行過程 設(shè)該指令存放在地址為 0200H 的存儲單元中。 AX 一個通用的寄存器，也稱為累加器。 NUM 一個變量或變量的地址，該變量的值是加法運算的另一個操作對象。 程 序 計 數(shù) 器 P C指 令 寄 存 器內(nèi) 存 儲 器0 2 0 0 HA D D A X , N U MA D D A X , N U M0 2 0 0 H( a )指 令 寄 存 器 內(nèi) 存 儲 器A D D A X , N U M2 3N U MA L U( c )譯 碼 器指 令 寄 存 器譯 碼加 法 操 作 操 作 數(shù) 操 作 數(shù)A D D A X , N U M( b )累 加 器3 5A L UA D D1 2 2 3( d )第 3步，由地址 NUM從內(nèi)存儲器中取出操作數(shù) 23，送往運算器 。 第 5步，加法運算的結(jié)果 35，送入累加器中。 取 指 令 1 取 指 令 2 取 指 令 3 取 指 令 4分 析 指 令 1 分 析 指 令 2 分 析 指 令 3執(zhí) 行 指 令 1 執(zhí) 行 指 令 2. . .. . .. . .如果取指令、分析指令和執(zhí)行指令這三個步驟由不同的功能部件來完成，而且使三個功能部件并行工作，計算機執(zhí)行程序的速度將大大提高。
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