1.計算機硬體基本組成(考點較少,了解基本組成即可,功能熟悉就行)
(1)基本概述
計算機系統由硬體和軟體組成,硬體由運算器,控制器,存盤器,輸入輸出設備5大部件組成,這是由馮·諾依曼提出的經典計算機結構模型,
其中,運算器和控制器被集成在一起成為中央處理單元-CPU,CUP是硬體系統的核心,用于資料加工處理,能完成各種算數邏輯運算及控制功能,


(2)各部件的作用如下:
控制器:整機的指揮中心,它使計算機的各個部件自動協調作業,
運算器:對資料資訊進行處理的部件,用來進行算術運算和邏輯運算,
存盤器:存放程式和資料,是計算機實作“存盤程式控制”的基礎,
輸入設備:將人們熟悉的資訊形式轉換成計算機可以接受并識別的資訊形式的設備,
輸出設備:將計算機處理的結果(二進制資訊)轉換成人類或其它設備可以接收和識別的資訊形式的設備.
(3)中央處理單元-CPU
包括運算器,控制器,暫存器組和內部總線,
1)、控制器
一般包括指令控制邏輯,時序控制邏輯,總線控制邏輯和中斷控制邏輯等,
功能:
(1)取指令
(2)分析指令
(3)執行指令,發出各種操作命令
(4)控制程式輸入及結果輸出
(5)總線管理
(6)處理例外和特殊請求
2)、運算器的功能
由算數邏輯單元、累加暫存器、資料緩沖暫存器和狀態條件暫存器等組成,實作算術運算和邏輯運算,運算器受控制器發出的信號指揮,所以他是執行部件,
CPU結構框圖
算數邏輯單元( ALU):負責處理資料,實作對資料的算數邏輯運算,
累加暫存器(AC):即累加器,是一個通用暫存器,主要功能是,當ALU運算時,為ALU提供一個作業區,
資料緩沖暫存器(DR):作為CPU和記憶體、外部設備之間資料傳送的中轉站;作為CPU和記憶體、外圍設備之間在操作速度上的緩沖,
狀態條件暫存器(PSW):保存各種條件碼內容,主要分為狀態標志和控制標志,
3)、CPU暫存器
(1)用戶可見的暫存器
( a ) 存放運算元:可做某種尋址方式所需的專用暫存器
( b ) 資料暫存器:存放運算元(滿足各種資料型別),兩個暫存器拼接可存放雙字長的資料
( c ) 地址暫存器(AR):存放地址,其位數應滿足最大的地質范圍,
( d ) 條件碼暫存器:存放條件碼,作為程式分支的依據,eg:正,負,0,溢位,進位
(2)控制和狀態暫存器(用戶不可見)
( a ) 控制暫存器:
PC -> MAR -> M -> MDR -> IR
控制CPU操作,其中除PC用戶可見外,其他暫存器均不可見,
( b ) 狀態暫存器:存放條件碼和PSW暫存器
其中PSW暫存器即為程式狀態暫存器,可以用來區分改程式處于用戶態還是內核態,每個行程都有一個PSW狀態字,1表示自身是內核態
CPU主要負責獲取程式指令、對指令進行譯碼并加以執行,其主要功能:
1)、程式控制:通過執行指令控制程式的執行順序,
2)、操作控制:一條指令功能的實作是需要若干操作信號配合完成的,CPU則產生指令的操作信號,并肩齊送往對應部件,控制部件按指令執行功能,
3)、時間控制:對各種操作進行時間上的控制,即指令執行中,信號的出現時間,持續時間以及出現的時間順序都需要它來嚴格控制,
4)、資料處理:通過對資料進行算數和邏輯運算來進行加工處理,
指令執行程序
一. 三種周期
- 指令周期:
(1)指令從取指,分析指令,到執行完成的全程序所需的全部時間,
(2)有時指令周期還包括間指周期(間接尋址訪問主存)和中斷周期(回應中斷)
(3)執行完指令后才能進入中斷周期,回應中斷 - 機器周期:
(1)通常把一個指令周期劃分為若干個機器周期,每個機器周期完成一個基本操作
(2)不同的指令包含不同個數的機器周期
(3)因為指令的而全部程序有多個步驟,取耗時最長的那個步驟作為機器周期 - 時鐘周期
(1)一個機器周期內,要完成若干個微操作,每個微操作要耗費1個節拍,一個節拍就是一個時鐘周期
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