【计算机组成原理】计算机软硬件组成

文章目录

    • 分层结构
    • 软件系统
    • 硬件系统
    • I/O设备
    • 控制器
    • 存储器
    • 运算器

先上张图,对计算机的软硬件组成有个大体的认识,接下来就是掰开揉碎这张大图ψ(`)ψ,本文绝大多数图片均为手绘

【计算机组成原理】计算机软硬件组成
其中操作系统的重要性不言而喻,也就是虚拟机M2。对于大工作量的处理,电脑会经常死机,这是因为有些语言程序已经被系统保存,在执行新的工作的时候会重新调用这些语言程序,由于程序相同,原本储存在系统中的程序会被新程序覆盖,而这样的操作,数量级一上来计算机死机就是避免不了的了,M2的作用就是代替开发者协调与管理底层的调用,预防死机的状况。

软件系统

  1. 计算机软件分类
    系统软件:管理整个计算机系统,使系统资源得到合理运用。主要有OS,DBMS等。比较大众的是巨硬windows、MacOS、Android,还有开发者专用的Linux。
    应用软件:通过系统软件提供的接口,完成用户指定的任务。常用的有QQ,Alipay,WeChat……
  2. 计算机工作过程
    1)将数据与程序装入主存
    2)将 转换为
    3)从 的首地址开始逐条执行指令

转换为 ****:

【计算机组成原理】计算机软硬件组成

硬件系统

【计算机组成原理】计算机软硬件组成,我们常用的台式电脑主机经过长期的发展,组成以及性能上已经非常成熟(风扇,水冷,硬盘……),而上图中说到的主机是在概念上对其进行的定义,下图是对主机的一个拆分概念图:
【计算机组成原理】计算机软硬件组成
  1. 输入设备:将程序和数据输入计算机。也就是能把我们平时能够操作的信号转换成电信号传给计算机,常见的有:鼠标、键盘、触摸屏……
  2. 输出设备:将计算机的计算结果以规定的形式输出。
    其中类似于的设备既能输入也能输出。

辅存的话就是能辅助主存存储数据的设备,常见的有:,以及近几年的etc.

控制器

作为整个硬件系统的主脑,能够基于每个部件的实际需求来下达相关指令,信息的传播与接收都是双向的。

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上图谈到了很多次一词,顾名思义就是计算机下达的命令,由操作码和地址码两部分拼接组成

【计算机组成原理】计算机软硬件组成


1)取指令:PC→MAR→M→MDR→IR
程序中第一条指令的地址位于中,从取出第一条指令到,将的内容送到,中的内容直接送,同时控制器将送,主存根据上的和,从指定读出,送到上,从接收指令信息,并传送到。
2)分析指令:OP(IR)→CU
译码并送出。根据中的,生成相应的,送到不同的,这里是,因此被送到上。
3)执行指令:Ad(IR)→MAR→M→MDR→ACC
。将中送到,中的内容送,同时控制器将送,从指定读出,并通过送至,再传送到。

注:
每次取指令结束,需要为取下一条指令做准备,形成下一条指令地址:(PC)+1→PC

(PC),(MDR)…… 括号表示括号中位置存放的内容(括号最好不要省略)
OP(IP) (IP)表示从指令寄存器中取数送到CU,OP表示取指令的前边操作码部分
Ad(IP) (IP)表示从指令寄存器中取数送到MAR用以取操作数,Ad表示取指令的后边地址码部分

其本质上是一串代码(二进制码),和数据以同等地位储存在存储器中,一般情况下是按照顺序存放并顺序执行,但在特殊条件下可根据设定改变执行顺序,并按照地址寻访,

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MAR
用于寻址,其=,与PC长度相等。

eg:MAR是10位,则有210=1024个存储单元,记1K

MDR
位数与存储字长相等,一般是字节二次幂的整数倍。
存储体的基本结构
由众多存储单元组成,每个存储单元包括若干存储元件,每个元件存储一个二进制码(0,1)。依次类推一个存储单元就是一串二进制码,这串二进制码称为,位数称为存储字长(1B或是字节的偶数倍)

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在概念上MAR,MDR是主存的一部分,但是在实际安装中MAR,MDR,Cache(高速缓存)被安装与CPU中,与主存三线连接:

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来源:TYPHOON台风

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