(1.2.1)--1-2计算机系统的基本组成.pdf

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1、 计算机系统的计算机系统的 基本组成基本组成 19461946年年，普林斯顿高等研究院开始设计普林斯顿高等研究院开始设计“存储程序存储程序”计算机计算机，被称为被称为IASIAS计算机计算机。所提出的计算机结构被称为所提出的计算机结构被称为冯冯诺依曼结构诺依曼结构。冯冯诺依曼结构最重要的思想是诺依曼结构最重要的思想是“存储程序存储程序”任何要计算机完成的工作都先被编写成任何要计算机完成的工作都先被编写成程序程序，然后将程序和原然后将程序和原始数据送入主存并启动执行始数据送入主存并启动执行。一旦程序被一旦程序被启动启动，计算机应能在计算机应能在无操作人员干预下无操作人员干预下，自动完成自动完成逐

2、条取指令和执行指令的任务逐条取指令和执行指令的任务。冯冯诺依曼结构计算机也称为诺依曼结构计算机也称为冯冯诺依曼机器诺依曼机器。几乎现代所有的通用计算机大都采用冯几乎现代所有的通用计算机大都采用冯诺依曼结构诺依曼结构，因此因此，IASIAS计算机是现代计算机的原型机计算机是现代计算机的原型机。1.2.1 冯诺依曼机的基本结构 冯诺依曼结构计算机模型 冯诺依曼结构的主要思想 1.1.计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。五个基本部件组成。2.2.各基本部件的功能是：各基本部件的功能是：存储器存储器不仅能存放数据，而

3、且也能存放指令，形式上两者不仅能存放数据，而且也能存放指令，形式上两者没有区别，但计算机应能区分是数据还是指令；没有区别，但计算机应能区分是数据还是指令；控制器控制器应能自动执行指令；应能自动执行指令；运算器运算器应能进行加应能进行加/减减/乘乘/除四种基本算术运算，并且也能除四种基本算术运算，并且也能进行一些逻辑运算和附加运算；进行一些逻辑运算和附加运算；操作人员可以通过操作人员可以通过输入设备输入设备、输出设备输出设备和主机进行通信。和主机进行通信。计算机内部以计算机内部以二进制表示二进制表示指令和数据。指令和数据。每条指令由每条指令由操作码操作码和和地址码地址码两部分组成。操作码指出操作

4、两部分组成。操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址。类型，地址码指出操作数的地址。程序程序由一串指令组成并由一串指令组成并按顺序存放，由按顺序存放，由PCPC指明指令地址指明指令地址。3.3.采用采用“存储程序存储程序”工作方式。工作方式。1.2.2 现代计算机的基本组成 计算机硬件：打开PC来看看 PC主板 CPU插座 内存条 PCI总线插槽 1.2.2 现代计算机的基本组成 现代计算机的基本组成框图 通常将运算器和控制器合称中央处理器通常将运算器和控制器合称中央处理器CPUCPU AB地址总线地址总线CB控制总线控制总线DB数据总线数据总线设备设备O/I接口接口O/I主存储器主存储器中

5、央处理器中央处理器1.2.2 现代计算机的基本组成 1.2.3 计算机的工作过程 程序在执行前程序在执行前 数据和指令事先存放在存储器中，每条指令和每个数据都有数据和指令事先存放在存储器中，每条指令和每个数据都有地址，指令按序存放，指令由操作码、地址码字段组成，程地址，指令按序存放，指令由操作码、地址码字段组成，程序起始地址置序起始地址置PCPC中。中。开始执行程序开始执行程序 第一步：第一步：根据根据PCPC取指令取指令 第二步：第二步：指令译码指令译码 第三步：第三步：取操作数取操作数 第四步：第四步：指令执行指令执行 第五步：第五步：回写结果回写结果 第六步：第六步：修改修改PCPC的值，继续执行下一条指令的值，继续执行下一条指令 程序由指令组成程序由指令组成 30 1 CPU：中央处理器；PC：程序计数器；MAR：存储器地址寄存器 ALU：算术逻辑部件；IR：指令寄存器；MDR：存储器数据寄存器 GPRs：通用寄存器组；标志寄存器：存放运算结果的状态信息 控制器 CPU PC 输入 设备 输出 设备 MAR MDR ALU 标 志 寄 存 器 IR 地址 数据 控制 GPRs 0 1 2 3 存储器 0 1 2 3 4 5 6 7 现代计算机结构模型 1.2.3 计算机的工作过程