- PC(程序计数器)寄存器保存了当前指令的地址,进行取指令,PC有计数功能。
- IR(指令寄存器)存放当前要执行的指令,将操作码送入CU进行分析。
- CU(控制单元)发出控制信号,控制相对应的部件来执行指令。
下面以取数指令为例分析指令执行过程(取数送到ACC中)
- PC保存指令的地址,送到MAR进行寻址
- MAR根据地址到存储体中找到保存的指令
- MDR从存储体中取出指令
- 送到IR中,IR存放要执行的指令
- IR将操作码送入CU中进行分析
- 同时将地址码送到MAR中找这个数的数据
- MAR根据地址到存储体中找到要取的数
- MDR保存从存储体中取出的数
- CU控制下,将要取的数送到ACC中。
CU分析控制这些步骤的过程。
1.3 计算机硬件的主要技术指标- 机器字长:CPU一次能处理数据的位数,与CPU中寄存器位数有关。
- 运算速度:主频、核数以及每个核支持的线程数、CPI(执行一条指令所需的时钟周期数)、MIPS(每秒执行百万条指令)、FLOPS(每秒浮点运算次数)。
- 存储容量:主存容量(可使用存储单元个数×存储字长来表示存储体容量,MAR * MDR)(也可使用字节数来表示)、辅存容量(字节数表示)。
第一台计算机,1946年ENIAC,十进制运算。
电子技术的发展与计算机体系结构技术的发展对计算机的发展产生了决定性作用。
根据硬件技术来对计算机进行划分代码
电子管→晶体管→大规模集成电路→大规模集成电路→超大规模集成电路
软件技术的发展:机器语言(面向机器)、汇编语言(面向机器)、高级语言(面向问题)。
2.2 计算机的应用- 科学计算和数据处理
- 工业控制和实时控制
- 网络技术
- 虚拟现实
- 办公自动化和管理信息系统
- CAD/CAM/CIMS
- 多媒体技术
- 人工智能
总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质,是信号的公共传输线。
如果使用单总线结构(系统总线),那么同时只能有一对部件进行信号传输,效率较低,使用双总线结构效率会更高。
上面的结构,无法在I/O和主存之间进行直接的信息传输,必须要通过CPU。
- 片内总线:芯片内部的总线。
- 系统总线:计算机各部件之间的信息传输线。可分为:
- 数据总线,双向的,一般小于等于机器字长和存储字长。
- 地址总线,单向的,与存储地址、I/O地址有关。
- 控制总线,双向(CPU发出存储器读写指令,总线允许,中断确认等;CPU接收中断请求、总线请求)
- 通信总线:计算机之间或计算机和其它设备之间的通信,并行通信总线和串行通信总线。
总线印刷到电路板上(主板),其他设备插板插到电路板上。