【计算机组成原理】第一章:计算机系统概述(上)

简介: 计算机如何识别并且处理数据?通过高低电平来处理0-1数据。低电平表示二进制的0,高电平表示1。类似五个手指比喻成计算机接口的话,那么五个手指同时接收到的高低电平,就代表了接收到的二进制数据,如10001,或者00010等等。

1、计算机硬件识别数据


计算机如何识别并且处理数据?

通过高低电平来处理0-1数据。低电平表示二进制的0,高电平表示1。类似五个手指比喻成计算机接口的话,那么五个手指同时接收到的高低电平,就代表了接收到的二进制数据,如10001,或者00010等等。

所以本质上,是通过电信号传递数据(计算机硬件识别处理数据的原理),即计算机针脚都是用来处理电信号的。如下图所示。

  • 通过主板上的印刷电路板,就可以传递很多二进制信息,一个二进制数位,就是一个bit比特。(即有很多条电路)

2、计算机硬件的基本组成介绍


2.1 冯诺依曼

冯诺依曼首次提出的“存储程序”的概念:将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按照该程序的规定顺序执行其他指令。直至程序执行结束即可。

输入设备就是将信息转换成机器能识别的形式。

控制器从存储器中获得指令之后,开始进行操作,比如说控制运算器进行运算等等。

2.2 冯诺依曼机的特点

1、计算机由五大部分组成:输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器。


2、指令和数据以同等地位存储于 存储器,可以按地址寻访。


3、指令与数据都可以用二进制表示。


4、指令由操作码和地址码组成。操作码:加减乘除。地址码就是地址。


5、存储程序。

6、以运算器为中心。(但是这也就意味着会造成一定的效率降低。所以可以改进一些成为现代计算机的结构,即其实很多东西不需要全部经手运算器,运算器没有必要作为中心。)

现代计算机:以存储器为中心的。

而控制器和运算器一般都被集成在CPU里面。所以CPU=运算器+控制器。

主存就是内存,而辅助存储就是机械硬盘等等。例如手机APP都是放在辅存,只有运行之后才会在主存里面。

3、认识各个硬件部件


3.1 主存储器

用于存放数据的叫做“存储体”,存储体就是一系列存储元件构成的。

还有两个很重要的寄存器:MAR 与 MDR。

MAR:Memory Address Register。 存储地址寄存器。

MDR:Memory Data Register。 存储数据寄存器。œ

如果CPU想要什么数据,他会告诉MAR地址(取件号),这样就可以从存储体中拿出给CPU,先把数据写到MDR中,然后给CPU拿走。同时CPU可以写入数据,只需要告诉MAR我想要写入的地址,然后写入的具体数据放入到MDR中,然后cpu通过控制总线告诉主存储器我要执行的操作是写操作即可。主存储器根据上述CPU的三个信息就可以进行存储数据了。

存储体:会被分成一个个的存储单元。

存储元:存储二进制的电子元件,每个存储元可存1bit。

一个字节(byte)= 8bit。 1B = 1个字。1b = 1 bit。

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