计算机组成原理

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概论[编辑]

计算机系统是当代生活中比较常见的复杂系统之一。随着科技的发展,计算机系统正变得愈加成熟。

究其本质,计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件的工作依靠软件的控制,软件的运行依托硬件的支持。两者相互依存,不可分割。

硬件指的是计算机的实体部分,也就是“看得见,摸得着”的部分,由各类电子元器件以及光、电、机等相关设备组成,包括主机和外设等。

现在最常见的计算机系统,是1945年编制的冯·诺依曼计算机。我们日常所指的计算机,基本都是冯·诺依曼计算机。读本所介绍的,也是冯·诺依曼计算机。

硬件系统(主机)[编辑]

在现代计算机中,人们将运算器、控制器、高速缓冲存储器(cache)三者封装在一个集成电路块中,称之为中央处理器(CPU)。而将中央处理器、存储器、输入输出接口(I/O接口)和系统总线组装在一个机壳内,合称为主机。

中央处理器[编辑]

英特尔酷睿i7-940中央处理器,是现在比较常见的处理器形态。

中央处理器中的控制器是整个计算机系统的指挥中心,它协调和控制计算机中的各个部件完成工作。计算机运行时,内部有两种信息在持续流动。一种叫做控制信息(又称操作命令),它的发出者就是控制器,流向各个部件以控制该部件运行,一种叫做数据信息,在部件之中互相流动,边流动边被各个部件加工和处理。

运算器则是进行各种数学运算和逻辑运算的部件,由以下的几部分组成。

  • 算数逻辑单元(Arithmetical Logical Unit):是在计算机中进行数学运算和逻辑运算的核心部件,也是中央处理器的重要组成部分。在运算过程中,算数逻辑单元可以主要是根据控制信息集中执行数据处理工作。可以直接处理的运算是加法、减法和乘法等二元算术。
  • 中间寄存器:若干个寄存器的作用是用来给算数逻辑单元暂存操作数,其存取速度比存储器快得多。
  • 运算累加器:
  • 描述字寄存器:

存储器[编辑]

输入输出接口[编辑]

系统总线[编辑]

软件系统[编辑]

系统软件[编辑]

应用软件[编辑]

外设[编辑]

输入设备[编辑]

输出设备[编辑]