CPU的主要功能就是执行指令,结构组成主要包括运算器和控制器,各组件的功能为:
- 运算器:就像是搬砖的,主要工作就是埋头执行各种算数运算和逻辑运算,主要组成有:1)算术逻辑单元:用以执行各种算术和逻辑运算;2)通用寄存器,用以存放待运算的操作数;3)累加器,用以存放操作数和运算结果;4)乘商寄存器,用以辅助乘商计算。
- 控制器:就像是工头,主要工作就是指挥运算器执行各种指令,主要组成有:1)控制单元:分析指令,给出控制信号;2)指令寄存器:用以存放待执行指令;3)程序计数器:用以存放下一条指令的地址。
主存储器就是一个临时货柜,用以存放待运行程序翻译而成的各种指令(数据),组成包括三个部分:1)存储体,其如同货柜一样存放着海量的程序或数据;2)MAR,地址寄存器,临时存放待取程序或数据的地址(如同取件码);3)MDR,数据寄存器,临时存放待取程序或数据(就如同待取包裹)。
三、计算机的组织形式复杂、庞大的系统想要运行有序,就必须要一套科学合理的组织架构保驾护航,就如同大公司的组织架构,计算机各部组件相互之间分工协作需要通过计算机硬件架构来进行保障。计算机硬件的组织形式主要分为两种:1)冯-诺伊曼结构;2)现代计算机结构。
- 冯-诺伊曼结构
计算机科学家冯-诺依曼确立了现代计算的基本组成以及组织架构,即“冯-诺依曼结构”,结构组成包括运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备五大部分,组织结构如下图所示,结构特点是以CPU为中心的组织形式,所有数据流动、程序运行以及结果输出均由CPU执行和居中协调。
如果将计算机比作一个公司的话,五大部件大抵可以做如下类比,运算器就如同生产部门,存储器就如同仓储部门,所有的采购原材料以及加工好产品的产品都需要经过生产部门,再送达仓储部门等相关部门,这显然让生产部门做了很多职责范围外的活,降低了生产效率。因此现代计算机结构对五大部件的组织形式进行了优化,那便是“现代计算机结构”。