冯诺依曼计算机的主要组成及其特征

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冯诺依曼计算机的主要组成及其特征

2024-07-17 04:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

计算机的基本组成: 计算机=硬件+软件 硬件=主机+I/O设备 主机=主存储器+CPU 主存储器=地址寄存器(MAR)+数据寄存器(MDR) CPU=运算器+控制器 与:有0则0 或:有1则1 异或:同0异1 计算机系统的功能部件 输入设备将信息转化为二进制的ASCII码 输出设备将二进制的ASCII码转为信息 存储器由存储体、地址寄存器、数据寄存器、时序控制逻辑构成,用于存放程序和数据。存储体存放二进制信息,地址寄存器(MAR)存放访存地址,经地址译码后找到对应的存储单元,数据寄存器用于暂存要从存储器中读或写的信息,时序控制逻辑用于产生存储器操作所需的各种时序信号。在现代计算机系统中,MAR与MDR存于CPU中。 存储器由若干个存储单元组成,存储单元的个数等于MAR的位数,其长度与PC长度相等;存储单元由若干个存储元件构成,每个存储元件可存放一位“0”或“1”,存储元件的个数即字长,存储字长可以是1B(8bit)或字节的偶数倍,等于MDR的位数 运算器用于进行算术运算和逻辑运算,由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器(ACC)、乘商寄存器(MQ)、操作数寄存器(X)等构成,其中算术逻辑单元是核心。 ACC:存放加法中的被加数与和,减法中的被减数与差,乘法运算中的乘积高位和除法中的被除数和余数 MQ:存放乘法中的乘数与乘积低位和除法中的商 X:存放加法中的加数,减法中的减数、乘法中的被乘数以及除法中的除数 M:主存中某一地址的存储单元 (M):取M中的数据 —>:送入 加法:(M)->X;(ACC)+(X)->ACC 乘法:(M)->MQ;(ACC)->X;0->ACC;(X)*(MQ)->ACC//MQ; 控制器指挥各部件自动协调进行工作,由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)和控制单元(CU)构成。PC用于存放当前要执行的指令地址,有自动加1的功能,与MAR直连;IR用于存放当前要执行的指令,其内容来自主存的MDR,取出指令中的操作码送至CU用以分析指令并发出各种微操作命令序列,取出地址吗送至MAR用以取出操作数 OP(IR)->CU;Ad(IR)->MAR 加法操作:(PC)->MAR;(MDR)->IR;OP(IR)->CU;Ad(IR)->MAR;(MDR)->X;(ACC)+(X)->ACC;(PC)+1->PC

冯诺依曼设计思想:存储程序+二进制表示 冯诺依曼计算机系统特征: (1)计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件构成; (2)指令和数据以同等地位保存于存储器内,可按地址访问存储器; (3)指令和数据均用二进制代码表示; (4)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 (5)指令在存储器内按顺序存放,通常情况下指令顺序执行; (6)机器以运算器为中心,I/O设备与存储器之间的数据传输通过运算器完成 现代计算机系统特征:以存储器为中心,I/O操作尽量避开CPU,实现I/O操作直接在I/O设备和存储器之间完成以提高运行效率

高级语言机:将高级语言翻译成汇编语言 机器语言机 :将汇编语言翻译成机器语言 汇编语言机:将机器指令翻译成微程序

操作系统机:用机器语言解释操作系统 机器语言机:直接执行微指令

计算机软件与硬件的关系: (1)二者相互依存,硬件是软件工作的物质基础,软件的正常工作是硬件发挥作用的唯一途径; (2)硬件与软件无严格界限,在许多情况下,计算机的某些功能既可以由硬件实现,也可以由软件实现; (3)计算机软件随硬件技术的发展而发展,软件的不断发展与完善又促进硬件的更新,二者交织发展,缺一不可



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