【计组原理】计算机硬件的基本组成、各个硬件的工作原理

1. 计算机硬件的基本组成

1. 早期冯·诺依曼机

冯·诺依曼首次提出了存储程序的概念。

“存储程序”的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。

在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的。例如：对于乘法运算，可以设计一个专门的硬件电路实现乘法运算，也可以用软件的方式，执行多次加法运算来实现。

冯·诺依曼计算机的特点：

1. 计算机由五大部件组成。
2. 指令和数据以同等地位存储于存储器，可按地址寻访。
3. 指令和数据用二进制表示。
4. 指令由操作码和地址码组成。
5. 存储程序。
6. 以运算器为中心。

注意：输入/输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成，所以说以运算器为中心。

2. 现代计算机的结构

现代计算机以存储器为中心。

CPU=运算器+控制器。

2. 各个硬件工作原理

1. 主存储器的基本组成

存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码。

存储字(word)：存储单元中二进制代码的组合。

存储字长：存储单元中二进制代码的位数。

存储元：即存储二进制的电子元件，每个存储单元可存1bit。

2. 运算器的基本组成

运算器：用于实现算数运算（如：加减乘除）、逻辑运算（如：与或非）

ACC：累加器，用于存放操作数，或运算结果。

MQ：乘商寄存器，在乘、除运算时，用于存放操作数或运算结果。

X：通用的操作数寄存器，用于存放操作数。

ALU：算数逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算，

3. 控制器的基本组成

CU：控制单元，分析指令，给出控制信号。

IR：指令寄存器，存放当前执行的指令。

PC：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动加1功能。

4. 计算机的工作过程

3. 小结