計(jì)算機(jī)硬件的基本結(jié)構(gòu)

　　在當(dāng)下這個(gè)信息社會(huì)，計(jì)算機(jī)扮演著十分重要的角色，下面是百分網(wǎng)小編整理的關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，歡迎閱讀!

　　電子數(shù)字計(jì)算機(jī)一開(kāi)始是作為一個(gè)計(jì)算工具出現(xiàn)的。不難想象，計(jì)算機(jī)如能脫離人的干預(yù)而自動(dòng)地完成計(jì)算，它必須具備以下幾個(gè)基本功能：

　�、僖�有能進(jìn)行運(yùn)算的部件——運(yùn)算器;

　�、谝�有能記憶原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算程序及運(yùn)算結(jié)果的部件——存儲(chǔ)器;

　�、垡�有能發(fā)出各種控制信息，以便使計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作的部件——控制器;

　�、芤�有能將原始數(shù)據(jù)及運(yùn)算程序輸入計(jì)算機(jī)的部件——輸入設(shè)備;

　�、菀�有能將結(jié)果及其它信息輸出的部件——輸出設(shè)備。

　　計(jì)算機(jī)的硬件就是由這五大部分構(gòu)成，這種模型最早是由數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的，故稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。

　　運(yùn)算器稱為ALU(Arithmatic Logical U—nit)，它由部件及邏輯電路組成，其功能進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算�？刂破靼l(fā)出各種控制信號(hào)，使整個(gè)運(yùn)行過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。控制器和運(yùn)算合稱為中央處理單元(CentralProcessingUnit)，簡(jiǎn)稱CPU。CPU是一片大規(guī)模集成電路，在數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等。其中包含一個(gè)累加器(Accumulator，簡(jiǎn)稱A)。累加器是一個(gè)具有特種功能的寄存器，它雖叫累加器，但并不能在其中進(jìn)行加法運(yùn)算，其主要作用是用來(lái)傳輸、臨時(shí)存儲(chǔ)ALU運(yùn)算過(guò)程的結(jié)果和其它數(shù)據(jù)，并能把存在其中的數(shù)據(jù)左移或右移。存儲(chǔ)器由記憶單元組成，用于存放數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及一系列指令。輸入輸出設(shè)備稱外部設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)，用于輸人原始數(shù)據(jù)、控制命令及輸出運(yùn)行結(jié)果等。

　　在計(jì)算機(jī)中，有兩股信息在流動(dòng)。一股是數(shù)據(jù)流，各種原始數(shù)據(jù)由輸入設(shè)備輸入至運(yùn)算器，再存人存儲(chǔ)器中，在運(yùn)算過(guò)程中，數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀入運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的中間結(jié)果存如存儲(chǔ)器中或由外設(shè)輸出。另一股信息流為控制信息流，人們給計(jì)算機(jī)的各種命令(即程序)也以數(shù)據(jù)的形式由存儲(chǔ)器送入控制器。由控制器譯碼后發(fā)出控制信號(hào)，控制計(jì)算機(jī)各部件的工作。

　　中央處理器的基本組成：

　�、龠\(yùn)算器ALU。

　�、诶奂悠鰽。

　�、奂拇嫫鹘M。

　�、艹绦蛴�(jì)數(shù)器：要求計(jì)算機(jī)能自動(dòng)按程序要求的順序執(zhí)行程序，就必須把存在存儲(chǔ)器中的指令碼按順序依次取出來(lái)加以執(zhí)行，因此，必須有一個(gè)電路能追蹤、記憶指令所在的地址，這就是程序計(jì)數(shù)器PC(ProgramCounter)。微機(jī)加電時(shí)，計(jì)算機(jī)的復(fù)位電路自動(dòng)給PC賦以程序中的第一條指令所在地址。計(jì)算機(jī)根據(jù)這一地址取出第一條指令的第一字節(jié)(8位機(jī)每次取出一個(gè)指令字節(jié))。PC的內(nèi)容自動(dòng)加1，以指向下一條指令的地址，計(jì)算機(jī)處理完一條指令(字節(jié))后，根據(jù)PC記憶的地址，取下一條指令字節(jié)，PC再自動(dòng)加1。只有當(dāng)遇到跳轉(zhuǎn)指令、調(diào)用子程序指令或遇到中斷時(shí)，PC內(nèi)容自動(dòng)轉(zhuǎn)到所需的地方。

　�、輼�(biāo)志寄存器：用以指示運(yùn)算結(jié)果狀態(tài)(如加法運(yùn)算進(jìn)位時(shí)置1進(jìn)位標(biāo)志等等)和控制工作條件(如設(shè)置中斷屏蔽標(biāo)志等)。

　�、拗噶罴拇嫫髋c指令譯碼器：指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先從存儲(chǔ)器取出指令，并送至指令寄存器IR(1nstructionRegister)，該寄存器的輸出就是指令譯碼器ID(1nstructionDecoder)的輸入，經(jīng)ID譯碼(識(shí)別這條指令的功能)后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。

　�、卟僮骺刂破鳎簭纳鲜隹芍�，CPU內(nèi)的每個(gè)功能部件都完成一定的特定功能。然而信息怎樣才能在各部件之間傳送呢?也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)的流動(dòng)是由什么部件控制的呢? 通常把許多數(shù)字部件之間傳送信息的通路稱為“數(shù)據(jù)通路”。信息從什么地方開(kāi)始，中間經(jīng)過(guò)哪個(gè)寄存器或多路開(kāi)關(guān)，最后傳到哪個(gè)寄存器，都要加以控制。在各寄存器之間建立數(shù)據(jù)通路的任務(wù)，是由稱為“操作控制器”的部件來(lái)完成的。操作控制器的功能就是根據(jù)指令操作碼和時(shí)序信號(hào)，產(chǎn)生各種操作控制信號(hào)，以便正確地建立數(shù)據(jù)通路，從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。

　　⑧時(shí)序產(chǎn)生器：計(jì)算機(jī)時(shí)刻在高速地工作，每一個(gè)動(dòng)作的時(shí)間是非常嚴(yán)格的，不能有任何差錯(cuò)。時(shí)序產(chǎn)生器的作用，就是對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的控制。

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