新計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)DOC

1、精選文檔精選文檔PAGEPAGE5精選文檔PAGE計(jì)算機(jī)構(gòu)成構(gòu)造(DOC)馮諾依曼構(gòu)造計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大多數(shù)構(gòu)成。美藉匈牙利科學(xué)家馮諾依曼構(gòu)造（JohnvonNeumann）確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)造，其特色是：1）使用單調(diào)的辦理零件來(lái)達(dá)成計(jì)算、儲(chǔ)存以及通訊的工作。2）儲(chǔ)存單元是定長(zhǎng)的線性組織。3）儲(chǔ)存空間的單元是直接尋址的。4）使用初級(jí)機(jī)器語(yǔ)言，指令經(jīng)過(guò)操作碼來(lái)達(dá)成簡(jiǎn)單的操作。5）對(duì)計(jì)算進(jìn)行集中的次序控制。6）計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、儲(chǔ)存器、控制器、輸入設(shè)施、輸出設(shè)施五大零件構(gòu)成并規(guī)定了它們的基本功能。7）彩二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。8）在履行程序和辦理數(shù)據(jù)時(shí)一定將程序和數(shù)據(jù)

2、道德從外儲(chǔ)存器裝入主儲(chǔ)存器中，而后才能使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整地從儲(chǔ)存器中拿出指令并加以履行。這就是儲(chǔ)存程序觀點(diǎn)的基來(lái)源理。計(jì)算機(jī)指令計(jì)算機(jī)依據(jù)人們預(yù)約的安排，自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的迅速計(jì)算和加工辦理。人們預(yù)約的安排是經(jīng)過(guò)一連串指令（操作者的命令）來(lái)表達(dá)的，這個(gè)指令序列就稱為程序。一個(gè)指令規(guī)定計(jì)算機(jī)履行一個(gè)基本操作。一個(gè)程序規(guī)定計(jì)算機(jī)達(dá)成一個(gè)完好的任務(wù)。一種計(jì)算機(jī)所能識(shí)其他一組不一樣指令的*，管為該種計(jì)算機(jī)的指令*或指令系統(tǒng)。在微機(jī)的指令系統(tǒng)中，主要使用了單地點(diǎn)和二地點(diǎn)指令。此中，第1個(gè)字節(jié)是操作碼，規(guī)定計(jì)算機(jī)要履行的基本操作，第2個(gè)字節(jié)是操作數(shù)。計(jì)算機(jī)指令包含以下種類：數(shù)據(jù)辦理指令（加、減、乘

3、、除等）、數(shù)據(jù)傳送指令、程序控制指令、狀態(tài)管理指令。整個(gè)內(nèi)存被分紅若干個(gè)儲(chǔ)存單元，每個(gè)儲(chǔ)存單元一般可寄存8位二進(jìn)制數(shù)（字節(jié)編址）。每個(gè)在位單元能夠寄存數(shù)據(jù)或程序代碼。為了能有效地存取該單元內(nèi)儲(chǔ)存的內(nèi)容，每個(gè)單元都給出了一個(gè)獨(dú)一的編號(hào)來(lái)表記，即地點(diǎn)。計(jì)算機(jī)的工作原理依據(jù)馮諾依曼儲(chǔ)存程序的原理，計(jì)算機(jī)在履行程序時(shí)須先將要履行的有關(guān)程序和數(shù)據(jù)放入內(nèi)儲(chǔ)存器中，在履行程序時(shí)CPU依據(jù)目前途序指針寄存器的內(nèi)容拿出指令并履行指令，而后再拿出下一條指令并履行，這樣循環(huán)下去直到程序結(jié)束指令時(shí)才停止履行。其工作過(guò)程就是不停地取指令和履行指令的過(guò)程，最后將計(jì)算的結(jié)果放入指令指定的儲(chǔ)存器地點(diǎn)中。計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中所要波

4、及的計(jì)算機(jī)硬件零件有內(nèi)儲(chǔ)存器、指令寄存器、指令譯碼器、計(jì)算器、控制器、運(yùn)算器和輸入/輸出設(shè)施等，在此后的內(nèi)容中將會(huì)側(cè)重介紹。（一）計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)硬件往常是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的設(shè)施實(shí)體。一臺(tái)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)應(yīng)由五個(gè)基本部分構(gòu)成：運(yùn)算器、控制器、儲(chǔ)存器、輸入和輸出設(shè)施。這五大多數(shù)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)總線達(dá)成指令所傳達(dá)的操作，當(dāng)計(jì)算機(jī)在接受指令后，由控制器指揮，將數(shù)據(jù)眾輸入設(shè)施傳遞到儲(chǔ)存器寄存，再由控制器將需要參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳遞到運(yùn)算器，由運(yùn)算器進(jìn)行辦理，辦理后的結(jié)果由輸出設(shè)施輸出。中央辦理器CPU（centralprocessingunit）意為中央辦理單元，又稱中央辦理器。CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器構(gòu)成，往常

5、集中在一塊芯片上，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心設(shè)施。計(jì)算機(jī)以CPU為中心，輸入和輸出設(shè)施與儲(chǔ)存器之間的數(shù)據(jù)傳輸和辦理都經(jīng)過(guò)CPU來(lái)控制履行。微型計(jì)算機(jī)的中央辦理器又稱為微辦理器?？刂破骺刂破魇菍?duì)輸入的指令進(jìn)行剖析，并一致控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)零件達(dá)成必定任務(wù)的零件。它一般由指令寄存器、狀態(tài)寄存器、指令譯碼器、時(shí)序電路和控制電路構(gòu)成。計(jì)算機(jī)的工作方式是履行程序，程序就是為達(dá)成某一任務(wù)所編制的特定指令序列，各樣指令操作按必定的時(shí)間關(guān)系有序安排，控制器產(chǎn)生各樣最基本的不行再分的微操作的命令信號(hào)，即微命令，以指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)井井有條地工作。當(dāng)計(jì)算機(jī)履行程序時(shí)，控制器第一從指令指針寄存器中獲得指令的地點(diǎn)，并將下一條指令的

6、地點(diǎn)存入指令寄存器中，而后從儲(chǔ)存器中拿出指令，由指令譯碼器對(duì)指令進(jìn)行譯碼后產(chǎn)生控制信號(hào)，用以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的硬件達(dá)成指紋操作。簡(jiǎn)言之，控制器就是協(xié)調(diào)指揮計(jì)算機(jī)各零件工作的元件，它的基本任務(wù)就是依據(jù)種類指紋的需要綜合有關(guān)的邏輯條件與時(shí)間條件產(chǎn)生相應(yīng)的微命令。運(yùn)算器運(yùn)算器又稱踴躍態(tài)度邏輯單元ALU（ArithmeticLogicUnit）。運(yùn)算器的主要任務(wù)是履行各樣算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算是指各樣數(shù)值運(yùn)算，比如：加、減、乘、除等。邏輯運(yùn)算是進(jìn)行邏輯判斷的非數(shù)值運(yùn)算，比方：與、或、非、比較、移位等。計(jì)算機(jī)所達(dá)成的所有運(yùn)算都是在運(yùn)算器中進(jìn)行的，依據(jù)指令規(guī)定的尋址方式，運(yùn)算器從儲(chǔ)存或寄存器中獲得操作數(shù)，進(jìn)

7、行計(jì)算后，送回到指令所指定的寄存器中。運(yùn)算器的核心零件是加法器和若干個(gè)寄存器，加法器用于運(yùn)算，寄存器用于儲(chǔ)存參加運(yùn)算的各樣數(shù)據(jù)以及運(yùn)算后的結(jié)果。（二）儲(chǔ)存器儲(chǔ)存器分為內(nèi)儲(chǔ)存器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存）、外儲(chǔ)存器（簡(jiǎn)稱外存或輔存）。外儲(chǔ)存器一般也可作為輸入/輸出設(shè)施。計(jì)算機(jī)把要履行的程序和數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中，內(nèi)存一般由半導(dǎo)體器構(gòu)成。半導(dǎo)體儲(chǔ)存器可分為三大類：隨機(jī)儲(chǔ)存器、只讀儲(chǔ)存器、特別儲(chǔ)存器。RAMRAM是隨機(jī)存取儲(chǔ)存器（RandomAccessMemory），其特色是能夠讀寫(xiě)，存取任一單元所需的時(shí)間同樣，通電是儲(chǔ)存器內(nèi)的內(nèi)容能夠保持，斷電后，儲(chǔ)存的內(nèi)容立刻消逝。RAM可分為動(dòng)向（DynamicRAM）和靜

8、態(tài)StaticRAM）兩大類。所謂動(dòng)向隨機(jī)儲(chǔ)存器DRAM是用MOS電路和電容來(lái)作儲(chǔ)存元件的。因?yàn)殡娙輹?huì)放電，所以需要準(zhǔn)時(shí)充電以保持儲(chǔ)存內(nèi)容的正確，例如互隔2ms刷新一次，所以稱這為動(dòng)向儲(chǔ)存器。所謂靜態(tài)隨機(jī)儲(chǔ)存器SRAM是用雙極型電路或MOS電路的觸發(fā)器來(lái)作儲(chǔ)存元件的，它沒(méi)有電容放電造成的刷新問(wèn)題。只需有電源正常供電，觸發(fā)器就能穩(wěn)固地儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。DRAM的特色是集成密度高，主要用于大容量?jī)?chǔ)存器。SRAM的特色是存取速度快，主要用于調(diào)整緩沖儲(chǔ)存器。ROMROM是只讀儲(chǔ)存器（ReadOnlyMemory），它只好讀出原有的內(nèi)容，不可以由用戶再寫(xiě)入新內(nèi)容。本來(lái)儲(chǔ)存的內(nèi)容是由廠家一次性寫(xiě)放的，并永遠(yuǎn)保留下

9、來(lái)。ROM可分為可編程（Programmable）ROM、可擦除可編程ErasableProgrammable）ROM、電擦除可編程（ElectricallyErasableProgrammable）ROM。如，EPROM儲(chǔ)存的內(nèi)容能夠經(jīng)過(guò)紫外光照耀來(lái)擦除，這使它的內(nèi)能夠頻頻改正。特別固態(tài)儲(chǔ)存器包含電荷耦合儲(chǔ)存器、磁泡儲(chǔ)存器、電子束儲(chǔ)存器等，它們多用于特別領(lǐng)域內(nèi)的信息儲(chǔ)存。其他，描繪內(nèi)、外儲(chǔ)存容量的常用單位有：位/比特（bit）：這是內(nèi)存中最小的單位，二進(jìn)制數(shù)序列中的一個(gè)0或一個(gè)1就是一比比特，在電腦中，一個(gè)比特對(duì)應(yīng)著一個(gè)晶體管。字節(jié)（B、Byte）：是計(jì)算機(jī)中最常用、最基本的存在單位。一個(gè)字

10、節(jié)等于8個(gè)比特，即1Byte8bit。千字節(jié)（KB、KiloByte）：電腦的內(nèi)存容量都很大，一般都是以千字節(jié)作單位來(lái)表示。1KB1024Byte。兆字節(jié)（MBMegaByte）：90年月流行微機(jī)的硬盤(pán)和內(nèi)存等一般都是以兆字節(jié)（MB）為單位。1MB1024KB。吉字節(jié)（GB、GigaByte）：目前市場(chǎng)流行的微機(jī)的硬盤(pán)已經(jīng)達(dá)到4.3GB、6.4GB、8.1GB、12G、13GB等規(guī)格。1GB1024MB。太字節(jié)（TB、Terabyte）：1TB1024GB。（三）輸入/輸出設(shè)施輸入設(shè)施是用來(lái)接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們變成計(jì)算機(jī)能識(shí)其他二進(jìn)制存入到內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)施有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、

11、掃描儀、光筆等。輸出設(shè)施用于將存入在內(nèi)存中的由計(jì)算機(jī)辦理的結(jié)果轉(zhuǎn)變成人們能接受的形式輸出。常用的輸出設(shè)施有顯示器、打印機(jī)、畫(huà)圖儀等。（四）總線總線是一組為系統(tǒng)零件之間數(shù)據(jù)傳遞的公用信號(hào)線。擁有聚集與分派數(shù)據(jù)信號(hào)、選擇發(fā)送信號(hào)的零件與接收信號(hào)的零件、總線控制權(quán)的成立與轉(zhuǎn)移等功能。典型的微機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)造如圖2-3所示，往常多采納單總線構(gòu)造，一般按信號(hào)種類將總線分為三組，此中AB（AddressBus）為地點(diǎn)總線；DB(DataBus)為數(shù)據(jù)總線；CB（ControlBus）控制總線。（五）微型計(jì)算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)CPU種類：是指微機(jī)系統(tǒng)所采納的CPU芯片型號(hào)，它決定了微機(jī)系統(tǒng)的品位。字長(zhǎng)：是指C

12、PU一次最多可同時(shí)傳遞和辦理的二進(jìn)制位數(shù)，安長(zhǎng)直接影響到計(jì)算機(jī)的功能、用途和應(yīng)用范圍。如Pentium是64位字長(zhǎng)的微辦理器，即數(shù)據(jù)位數(shù)是64位，而它的尋址位數(shù)是32位。時(shí)鐘頻次和機(jī)器周期：時(shí)鐘頻次又稱主頻，它是指CPU內(nèi)部晶振的頻次，常用單位為兆（MHz），它反應(yīng)了CPU的基本工作節(jié)拍。一個(gè)機(jī)器周期由若干個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成，在機(jī)器語(yǔ)言中，使用履行一條指令所需要的機(jī)器周期數(shù)來(lái)說(shuō)明指令履行的速度。一般使用CPU種類和時(shí)鐘頻次來(lái)說(shuō)明計(jì)算機(jī)的品位。如PentiumIII500等。運(yùn)算速度：是指計(jì)算機(jī)每秒能履行的指令數(shù)。單位有MIPS（每秒百萬(wàn)條指令）、MFLOPS（秒百萬(wàn)條浮點(diǎn)指令）存取速度：是指儲(chǔ)存器達(dá)成一次讀取或?qū)懘娌僮魉璧臅r(shí)間，稱為儲(chǔ)存器的存取時(shí)間或接見(jiàn)時(shí)間。而邊連續(xù)兩次或?qū)懰枰淖疃虝r(shí)間，稱為儲(chǔ)存周期。關(guān)于半導(dǎo)體儲(chǔ)存器來(lái)說(shuō)，存取周期大概為幾十到幾百毫秒之間。它的快慢會(huì)影響到計(jì)算機(jī)的速度。內(nèi)、外儲(chǔ)存器容量：是