无锡网站排名系统,网站的联系我们怎么做,wordpress免费主题插件下载,杨和勒流网站建设目录 一. 计算机的发展二. 计算机硬件的基本组成2.1 早期冯诺依曼机2.2 现代计算机的结构 三. 各硬件的工作原理3.1 主存储器的基本组成3.2 运算器的基本组成3.3 控制器的基本组成 四. 计算机的工作过程 \quad 一. 计算机的发展 计算机系统 硬件 软件 #mermaid-svg-gp2AsYELE… 目录 一. 计算机的发展二. 计算机硬件的基本组成2.1 早期冯诺依曼机2.2 现代计算机的结构 三. 各硬件的工作原理3.1 主存储器的基本组成3.2 运算器的基本组成3.3 控制器的基本组成 四. 计算机的工作过程 \quad
一. 计算机的发展 计算机系统 硬件 软件 #mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .label text,#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node rect,#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node circle,#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node ellipse,#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node polygon,#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-gp2AsYELEWZ03O3b :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 软件 系统软件 应用软件 用来管理整个计算机系统: 比如操作系统 DBMS 语言处理程序 按任务需要编制成的各种程序: 比如抖音 王者荣耀 \quad
第一台电子计算机ENIAC(1946) \quad 硬件的发展 发展阶段逻辑元件优缺点第一代电子管体积超大耗电量超大第二代晶体管体积、功耗降低 出现面向过程的程序设计语言FORTRAN有了操作系统雏形第三代中小规模集成电路计算机主要用于科学计算等专业用途高级语言迅速发展开始有了分时操作系统第四代超大规模集成电路开始出现 “微处理器”、微型计算机、个人计算机PC萌芽 操作系统window、MacOS、Linux \quad 微处理器的发展 微处理器的定义: 微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。 微处理器能完成取指令、执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
微型计算机的发展以微处理器技术为标志 机器字长: 一次整数运算所能处理的二进制位数 \quad \quad \quad 故事是这样的: 肖克利发明了晶体管, 创建了公司卖晶体管 后来那八个人慕名加入了肖克利公司 由于肖克利管理公司能力欠佳, 那八人离开了肖克利公司, 被称为八叛徒的他们创立了仙童半导体公司 … \quad 摩尔定律 摩尔定律揭示了信息技术进步的速度, 集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,整体性能也将提升一倍
也就是说 就是说我现在买了个2000元的晶体管, 过了18个月后,还用两千元就可以买到性能是之前两倍的晶体管 \quad 计算机目前的发展趋势 “两极分化”: 1.是微型计算机向更微型化、网络化、高性能、多用途方向发展(智能手表,手机) 2.是巨型机向更巨型化、超高速、并行处理、智能化方向发展神威.太湖之光 \quad
二. 计算机硬件的基本组成 \quad #mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .label text,#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node rect,#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node circle,#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node ellipse,#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node polygon,#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-6Bgnv647LRaZ5VeP :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 计算机硬件的基本组成 早期冯诺依曼机的结构 现代计算机的结构 \quad
2.1 早期冯诺依曼机 \quad “存储程序” 的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器, 电脑再一条一条的去执行, 而不是像之前的每执行一条程序就要手动接线 \quad \quad 程序指令的解析是由控制器来决定的 控制器指挥程序运行 \quad 在计算机系统中, 软件和硬件在逻辑上是等效的 Eg: 对于乘法运算, 可以设计一个专门的硬件电路实现乘法运算, 也可以用软件的方式, 执行多次加法运算来实现
软件和硬件都可以实现某个功能 软件实现的话,性能更低, 当然成本也更低 硬件实现的话(可以设计运算器的结构),性能更高, 成本也更高 效率低的原因就是输出设备要从存储器里取出数据还需要通过运算器来完成 以运算器为中心 \quad
2.2 现代计算机的结构 \quad 现代计算机以存储器为中心 CPU运算器控制器 需要注意的是: 主机内存CPU, 而不是包含风扇和其他的 主存就是内存, 辅存是机械硬盘和固态硬盘 \quad \quad \quad
三. 各硬件的工作原理 \quad
3.1 主存储器的基本组成 MAR是地址寄存器 MDR是数据寄存器
CPU的读写操作与我们取快递类似 存储单元 每个存储单元存放一串二进制代码 存储字长存储单元中二进制代码的位数 存储字word存储单元中二进制代码的组合 一个存储字可代表一个二进制数也可代表一串字符如存储字为0011011001111101既可表示为由十六进制字符组成的367DHASCII码又可代表16位的二进制数此值对应十进制数为13 949还可代表两个ASCII码“6”和“}”。一个存储字还可代表一条指令。 存储元即存储二进制的电子元件每个存储元可存1bit 例如 MAR4位 \quad -总共可以有24个存储单元 MDR16位 \quad -每个存储单元可以存放16bit \quad 1字节Byte 8位bit固定的注意B与b的区别 在16位的系统中比如8086微机 1字 word 2字节Byte 16bit 在32位的系统中比如win32 1字word 4字节Byte32bit 在64位的系统中比如win641字word 8字节Byte64bit \quad
3.2 运算器的基本组成 \quad 运算器用于实现算术运算加减乘除、逻辑运算与或非的 ACC(累加器)用于存放操作数或运算结果 MQ(乘商寄存器)在乘除运算时用于存放操作数或运算结果 X(通用操作数寄存器)用于存放操作数 ALU(算术逻辑单元)通过内部复杂的电路实现算术运算、逻辑运算是运算器的核心部件 \quad
3.3 控制器的基本组成 CU(控制单元)分析指令给出控制信号是控制器的核心部件 IR(指令寄存器)存放当前执行的指令 PC(程序计数器)存放下一条指令地址有自动加1功能 \quad \quad
四. 计算机的工作过程 \quad \quad 以c语言为例 运行ya*bc的过程 指令由操作码和地址码构成 这个是16bit的指令有16位二进制 \quad 寄存器名加上括号的意思是寄存器里面的内容比如MAR0 Memory(存储器)
程序计数器PC指向第一条指令, 主存地址为0, PC存放的内容需要通过地址总线传送到MAR(地址寄存器)中, 也就是说控制器要向主存地址要0号地址的指令,而且是读操作, 那么MAR就去存储体里面找出0号地址所对应的指令取出来放到MDR(数据寄存器) \quad \quad IR为指令寄存器, MDR的指令传到IR里面 \quad IR会把操作码送到CU控制单元里面, CU就会分析这个操作码, 结果是取数操作, 所以把这条指令的地址码对应的数据取出来放进ACC寄存器中(地址码所对应的十进制数是5, 那么就在主存地址5中拿到原始数据是a2,然后a2就会被送到ACC累加寄存器中)
第1~4步是取指令的过程 第5步是分析指令 第6~9步是执行取数指令
在完成取指令之后pc会自动加1 MQ(乘商寄存器) 被乘数a先被放在X(通用寄存器), b被放在MQ里面, 最后CU会让ALU(算数逻辑单元)进行乘法运算, 最后把乘得的结果放到ACC里面
如果ACC放不下, 就会把结果的低位放在MQ里面 ACC存放加数, X存放被加数 存数指令, 会把ACC里面的值传到MDR,而且MAR里面是存数指令地址为8, CU会告诉存储体为写操作, 于是存储器就会根据MAR里的地址把MDR的值存在存储体里 CPU区分指令和数据的依据: 指令周期的不同阶段 现在的计算机通常把MAR、MDR也集成在CPU内 科普CPU是超大规模的集成电路的一种而集成电路都可以叫做芯片 链接: 王道考研计算机组成原理
