新计算机组成结构DOC

1、精选文档精选文档PAGEPAGE5精选文档PAGE计算机构成构造(DOC)冯诺依曼构造计算机系统由硬件系统和软件系统两大多数构成。美藉匈牙利科学家冯诺依曼构造（JohnvonNeumann）确立了现代计算机的基本构造，其特色是：1）使用单调的办理零件来达成计算、储存以及通讯的工作。2）储存单元是定长的线性组织。3）储存空间的单元是直接寻址的。4）使用初级机器语言，指令经过操作码来达成简单的操作。5）对计算进行集中的次序控制。6）计算机硬件系统由运算器、储存器、控制器、输入设施、输出设施五大零件构成并规定了它们的基本功能。7）彩二进制形式表示数据和指令。8）在履行程序和办理数据时一定将程序和数据

2、道德从外储存器装入主储存器中，而后才能使计算机在工作时能够自动调整地从储存器中拿出指令并加以履行。这就是储存程序观点的基来源理。计算机指令计算机依据人们预约的安排，自动地进行数据的迅速计算和加工办理。人们预约的安排是经过一连串指令（操作者的命令）来表达的，这个指令序列就称为程序。一个指令规定计算机履行一个基本操作。一个程序规定计算机达成一个完好的任务。一种计算机所能识其他一组不一样指令的*，管为该种计算机的指令*或指令系统。在微机的指令系统中，主要使用了单地点和二地点指令。此中，第1个字节是操作码，规定计算机要履行的基本操作，第2个字节是操作数。计算机指令包含以下种类：数据办理指令（加、减、乘

3、、除等）、数据传送指令、程序控制指令、状态管理指令。整个内存被分红若干个储存单元，每个储存单元一般可寄存8位二进制数（字节编址）。每个在位单元能够寄存数据或程序代码。为了能有效地存取该单元内储存的内容，每个单元都给出了一个独一的编号来表记，即地点。计算机的工作原理依据冯诺依曼储存程序的原理，计算机在履行程序时须先将要履行的有关程序和数据放入内储存器中，在履行程序时CPU依据目前途序指针寄存器的内容拿出指令并履行指令，而后再拿出下一条指令并履行，这样循环下去直到程序结束指令时才停止履行。其工作过程就是不停地取指令和履行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的储存器地点中。计算机工作过程中所要波

4、及的计算机硬件零件有内储存器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设施等，在此后的内容中将会侧重介绍。（一）计算机硬件系统硬件往常是指构成计算机的设施实体。一台计算机的硬件系统应由五个基本部分构成：运算器、控制器、储存器、输入和输出设施。这五大多数经过系统总线达成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设施传递到储存器寄存，再由控制器将需要参加运算的数据传递到运算器，由运算器进行办理，办理后的结果由输出设施输出。中央办理器CPU（centralprocessingunit）意为中央办理单元，又称中央办理器。CPU由控制器、运算器和寄存器构成，往常

5、集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设施。计算机以CPU为中心，输入和输出设施与储存器之间的数据传输和办理都经过CPU来控制履行。微型计算机的中央办理器又称为微办理器。控制器控制器是对输入的指令进行剖析，并一致控制计算机的各个零件达成必定任务的零件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路构成。计算机的工作方式是履行程序，程序就是为达成某一任务所编制的特定指令序列，各样指令操作按必定的时间关系有序安排，控制器产生各样最基本的不行再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机井井有条地工作。当计算机履行程序时，控制器第一从指令指针寄存器中获得指令的地点，并将下一条指令的

6、地点存入指令寄存器中，而后从储存器中拿出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件达成指纹操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各零件工作的元件，它的基本任务就是依据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。运算器运算器又称踊跃态度逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUnit）。运算器的主要任务是履行各样算术运算和逻辑运算。算术运算是指各样数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比方：与、或、非、比较、移位等。计算机所达成的所有运算都是在运算器中进行的，依据指令规定的寻址方式，运算器从储存或寄存器中获得操作数，进

7、行计算后，送回到指令所指定的寄存器中。运算器的核心零件是加法器和若干个寄存器，加法器用于运算，寄存器用于储存参加运算的各样数据以及运算后的结果。（二）储存器储存器分为内储存器（简称内存或主存）、外储存器（简称外存或辅存）。外储存器一般也可作为输入/输出设施。计算机把要履行的程序和数据存入内存中，内存一般由半导体器构成。半导体储存器可分为三大类：随机储存器、只读储存器、特别储存器。RAMRAM是随机存取储存器（RandomAccessMemory），其特色是能够读写，存取任一单元所需的时间同样，通电是储存器内的内容能够保持，断电后，储存的内容立刻消逝。RAM可分为动向（DynamicRAM）和静

8、态StaticRAM）两大类。所谓动向随机储存器DRAM是用MOS电路和电容来作储存元件的。因为电容会放电，所以需要准时充电以保持储存内容的正确，例如互隔2ms刷新一次，所以称这为动向储存器。所谓静态随机储存器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作储存元件的，它没有电容放电造成的刷新问题。只需有电源正常供电，触发器就能稳固地储存数据。DRAM的特色是集成密度高，主要用于大容量储存器。SRAM的特色是存取速度快，主要用于调整缓冲储存器。ROMROM是只读储存器（ReadOnlyMemory），它只好读出原有的内容，不可以由用户再写入新内容。本来储存的内容是由厂家一次性写放的，并永远保留下

9、来。ROM可分为可编程（Programmable）ROM、可擦除可编程ErasableProgrammable）ROM、电擦除可编程（ElectricallyErasableProgrammable）ROM。如，EPROM储存的内容能够经过紫外光照耀来擦除，这使它的内能够频频改正。特别固态储存器包含电荷耦合储存器、磁泡储存器、电子束储存器等，它们多用于特别领域内的信息储存。其他，描绘内、外储存容量的常用单位有：位/比特（bit）：这是内存中最小的单位，二进制数序列中的一个0或一个1就是一比比特，在电脑中，一个比特对应着一个晶体管。字节（B、Byte）：是计算机中最常用、最基本的存在单位。一个字

10、节等于8个比特，即1Byte8bit。千字节（KB、KiloByte）：电脑的内存容量都很大，一般都是以千字节作单位来表示。1KB1024Byte。兆字节（MBMegaByte）：90年月流行微机的硬盘和内存等一般都是以兆字节（MB）为单位。1MB1024KB。吉字节（GB、GigaByte）：目前市场流行的微机的硬盘已经达到4.3GB、6.4GB、8.1GB、12G、13GB等规格。1GB1024MB。太字节（TB、Terabyte）：1TB1024GB。（三）输入/输出设施输入设施是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变成计算机能识其他二进制存入到内存中。常用的输入设施有键盘、鼠标、

11、扫描仪、光笔等。输出设施用于将存入在内存中的由计算机办理的结果转变成人们能接受的形式输出。常用的输出设施有显示器、打印机、画图仪等。（四）总线总线是一组为系统零件之间数据传递的公用信号线。拥有聚集与分派数据信号、选择发送信号的零件与接收信号的零件、总线控制权的成立与转移等功能。典型的微机计算机系统的构造如图2-3所示，往常多采纳单总线构造，一般按信号种类将总线分为三组，此中AB（AddressBus）为地点总线；DB(DataBus)为数据总线；CB（ControlBus）控制总线。（五）微型计算机主要技术指标CPU种类：是指微机系统所采纳的CPU芯片型号，它决定了微机系统的品位。字长：是指C

12、PU一次最多可同时传递和办理的二进制位数，安长直接影响到计算机的功能、用途和应用范围。如Pentium是64位字长的微办理器，即数据位数是64位，而它的寻址位数是32位。时钟频次和机器周期：时钟频次又称主频，它是指CPU内部晶振的频次，常用单位为兆（MHz），它反应了CPU的基本工作节拍。一个机器周期由若干个时钟周期构成，在机器语言中，使用履行一条指令所需要的机器周期数来说明指令履行的速度。一般使用CPU种类和时钟频次来说明计算机的品位。如PentiumIII500等。运算速度：是指计算机每秒能履行的指令数。单位有MIPS（每秒百万条指令）、MFLOPS（秒百万条浮点指令）存取速度：是指储存器达成一次读取或写存操作所需的时间，称为储存器的存取时间或接见时间。而边连续两次或写所需要的最短时间，称为储存周期。关于半导体储存器来说，存取周期大概为几十到几百毫秒之间。它的快慢会影响到计算机的速度。内、外储存器容量：是