计算机的硬件（计算机组成原理）

目录

一、计算机的基本结构

 地址总线AB

数据总线DB

控制总线CB

二、计算机三总线结构

总线使用特点

三、计算组成部件

1、运算器

2、存储器

3、控制器

四、计算机的工作过程

五、适配器与输入输出设备

六、计算机系统的层次结构

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一、计算机的基本结构

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 地址总线AB

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1、输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址

2、地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围

数据总线DB

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CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU

CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部

数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数

控制总线CB

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协调系统中各部件的操作，有输出控制，输入状态等

控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等

二、计算机三总线结构

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总线使用特点

在某一时刻，只能由一个总线主控设备（例如CPU）来控制总线。

在连接系统总线的各个设备中，某时刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可以有多个设备向总线上同时获取信号。

微机系统采用“总线结构”，具有组态灵活、扩展方便的优势。

三、计算组成部件

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1、运算器

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        运算器是计算机进行数据加工处理的部件，用于完成算术运算和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除等，逻辑运算包括与、或、非、位移等运算

        在计算机中参与运算的数是二进制的。运算器的长度一般是8、16、32、64位。

2、存储器

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（1）存储器是计算机的存储部件，用来存放程序和数据。

 

（2）存储器依据能否直接与CPU进行数据交换分为主存储器（简称主存或内存）和辅助存储器（简称辅存或外存）

（3）内存主要与CPU进行信息交换，其所保存的信息断电就会失去。外存用于帮助内存记忆更多信息，其中的信息可以长期保存，但是它不能和CPU直接进行信息交换。需要借助内存。即外存信息必须先调入内存，才能被CPU访问。

（4）主存储器的按地址存取方式进行工作。存储体存放二进制信息，地址寄存器（MAR）存放地址，经过地址译码后找到所选的存储单元。数据寄存器（MDR）用于暂存要从存储器中读或者写的信息，时序控制逻辑用于产生存储器操作所需的各种时序信号。

       

 

地址寄存器的位数表示存储器的大小；数据寄存器的位数与存储体的字长一致。（存储字长是指一个存储单元存储二进制代码的长度，必须是字节整数倍）

3、控制器

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        控制器又叫中央处理器（CPU）是计算机的指挥中心，由其指挥各部件协调地进行工作。控制器包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IP）、控制单元（CU）等几部分。

        控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取指令、指令译码、执行指令、取指周期和执行周期。

四、计算机的工作过程

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        计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序由指令序列组成，故执行程序的过程就是执行指令序列的过程，即逐条的执行指令。又因为执行任何一条指令都包括取执行和执行两个基本阶段，所以微机的工作过程，是不断地取指令和执行指令的过程。

五、适配器与输入输出设备

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        输入设备的主要功能是将数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机。最常用的输入设备是键盘，鼠标等

        输出设备的任务是将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其他系统所要求的信息形式输出。常用的输出设备有显示器，打印机等。

        适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主机进行联系，以便主机和外围设备进行协调地工作。

六、计算机系统的层次结构

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        第一级是微程序设计级（硬件级）、第二级时一般机器级（机器语言级、硬件级）、第三级是操作系统级（混合机）、第四级是汇编语言级、第五级是高级语言级