计算机系统组成结构的基本原理

　　冯·诺依曼计算机的设计思想可以概括为：

　　存储程序：指将要执行的程序以编码的形式存放在存储器中，以实现计算机的自动计算。

　　顺序控制：即计算机控制器通过反复执行三种操作，使程序连续不断地执行。这三种操作分别是：从存储器中取出要执行的指令；分析指令以了解指令的含义；执行指令以使计算机完成规定的操作。

　　计算机内部都是采用二进制来表示指令和数据的。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器中的地址。

　　计算机是由五大基本部件组成的，即运算器（也称算术逻辑运算器ALU）、控制器（CU）、存储器、输入设备、输出设备。

　　中央处理器（Central Processing Unit，CPU）。它是由控制单元（Control Unit）、算术/逻辑运算单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和存储单元（Memory Unit，包括寄存器和高速缓存）三大部分组成的。三部分通过互连机构的连接，互相配合，共同完成对指令信息和数据信息的分析、判断、运算，从而控制计算 机各部件协调工作。

　　微处理器（MPU）：利用大规模集成电路将CPU封装在一块集成电路芯片上，这样的芯片称为微处理器。

　　控制器

　　1、控制器（CU）定义

　　控制器是计算机的神经中枢，通过向其它部件发出控制信号来指挥、控制计算机各部分自动、协调地工作。从存储器中不断取出指令，经过译码，产生一系列按一定时序排列的控制信号，以控制计算机的其它四个部件有条不紊地工作。

　　2、控制器（CU）组成

　　指令计数器：又称程序计数器，用来存放后继指令地址。

　　指令寄存器：用来存放按照指令计数器中给出的地址而从存储器中取出的现行指令。

　　操作码译码器：对指令的操作码进行译码。

　　定时部件：使计算机按照时间顺序执行每一个微操作。

　　操作控制部件：是控制器最主要的部分，控制运算器、内存、外设等有关部件去完成指令所要求的各种操作。

　　3、控制器的工作步骤为：

　　取指令：将从内存中取到的指令经过总线送到CPU的指令寄存器保存。

　　分析指令：将指令传送到指令译码器，分析指令。

　　执行指令：将分析结果传递给微操作控制电路，由它向各功能部件发出操作控制命令。

　　指向下一条指令：当各部件执行完毕，“反馈信息”，使程序计数器地址“+1”，指向下一条指令地址。

　　运算器（ALU）

　　运算器又称算术逻辑部件，是计算机用来进行数据运算的部件，数据运算包括算术运算和逻辑运算。

　　运算器有以下5部分组成：

　　加法器

　　输入选择电路

　　输出控制器

　　累加器

　　通用寄存器

　　存储器

　　存储器是计算机中具有记忆能力的部件，用来存放程序和数据。存储器就是一种能根据地址接收或提供指令或数据的装置。

　　存储器分为内部存储器（又称内存或主存）和外部存储器（又称外存或辅存）两种。其中内存包括随机存储器和只读存储器。随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）在计算机工作时，既可以从RAM中读出信息，也可以随时写入信息，其最大的特点是具有易失性，即掉电时会丢失信息。只读存储器 （Read Only Memory，简称ROM），用于存放固定不变的、控制计算机的系统程序和参数表；也可用于存放常驻内存的监控程序或者操作系统的常驻内存部分。ROM中存储的信息只能读出而不能写入，断电后信息也不会丢失。

　　输入设备

　　是可将用户所输入的程序、数据、操作命令等信息变换成计算机能接受的二进制形式的信息，并输入到内存中，以便计算机进行处理的设备。

　　输出设备

　　是可将计算机的处理结果转换成人或其他设备可识别和接受的形式，并将其表现出来的设备。

小编：华祺教育  转自：湖北自考网