一、冯 . 诺依曼结构

冯诺依曼结构,提出了 “存储程序” 的概念。“存储程序” 的概念是指将指令以代码的形式事先输入计算机的主存储器,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他指令,直到程序执行结束。

  • 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备组成
  • 指令和数据以同等地位存储在存储器中,并可按地址寻访
  • 指令和数据均用二进制代码表示
  • 指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置
  • 指令在存储器内按顺序排放
  • 以运算器为中心,输入/输出设备通过运算器与存储器传送数据


二、存储器

存储器是计算机的存储部件,用来存放程序和数据。存储器分为主存储器和辅助存储器。

  • 主存储器:CPU能够直接访问的存储器
  • 辅助存储器:用于帮助主存储器记忆更多的信息,辅助存储器中的信息必须调入主存后,才能为CPU所访问

存储器包括 MAR、MDR、时序控制逻辑等部件。

  • 地址寄存器(MAR):用来存放欲访问的存储单元地址
  • 数据寄存器(MDR):存放从存储单元取来的数据
  • 时序控制逻辑:用于产生存储器操作所需的各种时序信号


注意 MAR 与 MDR 虽然是存储器的一部分,但在现代CPU中确实存在于CPU中的,如下图所示


三、运算器

运算器是计算机的执行部件,用于对数据进行加工处理,完成算术运算和逻辑运算。运算器的核心是算术逻辑单元(ALU),运算器包含若干通用寄存器,用于暂存操作数和中间结果。

  • 算术逻辑单元(ALU)
  • 累加器(ACC)
  • 操作数寄存器(X)
  • 乘商寄存器(MQ)
  • 程序状态寄存器(PSW):保留各类运算指令或测试指令的结果的各类状态信息
  • 变址寄存器(IX)
  • 基址寄存器(BR)

四、控制器

控制器是计算机的指挥中心。控制器由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)和控制单元(CU)组成。

  • 程序计数器(PC):用来存放当前欲执行指令的地址,可以自动加1以形成吓一跳指令的地址,它与主存的 MAR 之间有一条直接通路。
  • 指令寄存器(IR):用来存放当前的指令,其内容来自主存的 MDR。指令中的操作码 OP 送到 CU,用以分析指令并发出各种微操作命令序列,而地址码 AD 送到 MAR,用以取操作数。
  • 控制单元(CU):用以分析指令并发出各种微操作命令序列


五、输入设备和输出设备

最基本的输入设备是键盘;最基本的输出设备是显示器、打印机


六、组织结构

(1)以运算器为中心

(2)以存储器为中心

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