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大学计算机,第3章计算机硬件基础,内容,3.1计算机系统概述,1,2,3,4,5,3.2计算机的工作原理,3.3微型计算机及其硬件系统,3.4多媒体计算机,3.5本章小结,计算机的工作原理,计算机是一部按照人类的指令运行的机器，当今计算机的计算能力和处理数据的能力，许多方面已经远远超过人类；而且它又可以“自动”的运行，那会不会有一天，它可以不依赖人而“自动”运行呢？,02,3.2.1指令系统及执行,按照冯诺依曼计算机模型，计算机采用的是二进制，人们必须把需要计算机完成的工作，事先用计算机能读懂的方式输入计算机并存储在计算机中，计算机运行时由控制器取出执行，这种能让计算机执行的命令就是计算机指令。,3.2.1指令系统及执行,1指令及其格式指令是计算机能识别并执行的二进制代码，是计算机为完成某个基本操作而发出的指示或命令。一条指令通常由操作码和操作数两部分组成。操作码指出将要执行的操作类型或性质，操作数是执行指定操作时要用到的数据（或数据存放的地址）。例如：把数7加到累加器AL中。,3.2.1指令系统及执行,2指令的执行过程计算机执行指令的过程大致可以分为3步,指令的串行执行,指令的并行执行,3.2.1指令系统及执行,（1）取指令：按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往CPU中的指令寄存器。（2）分析指令：对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。（3）执行指令：由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。一条指令执行完成，指令计数器加1或将转移地址码送入程序计数器，然后回到步骤1。有3条指令的并行执行理论上约是串行执行速度的3倍,3.2.2程序自动控制的实现,有序的指令集合构成了程序，程序的执行过程就是一条一条指令的执行过程。为了分析计算机的工作过程，举一个简单程序来进行说明。比如计算机是如何完成加法的程序，两个加数为5和7，即5+7=？，选择汇编语言实现。程序如下：MOVAL，5；取加数5到寄存器AL中ADDAL，7；相加，和保留在AL中HLT；停机,3.2.2程序自动控制的实现,取指令操作码的过程,3.2.3以运算器为核心的计算,运算器是计算机核心部件中央处理器处理数据的功能部件，是计算机执行各种算术运算和逻辑运算的部件。运算器的操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等。
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