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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第2章章计算机的基本结构与工作过程计算机的基本结构与工作过程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.1计算机的基本结构计算机的基本结构世世界界上上第第一一台台电电子子计计算算机机ENIA
2、C采采用用电电子子管管作作主主要要构构成成元元件件，大大大大提提高高了了运运算算速速度度，达达到到每每秒秒钟钟完完成成加加法法运算运算5000次，但它存在一个主要缺陷是次，但它存在一个主要缺陷是不能存储程序不能存储程序。它它是是由由人人工工设设置置开开关关并并以以插插入入和和拔拔出出导导线线插插头头的的方方式式来来编编制制程程序序的的。编编程程时时需需要要对对大大约约6000多多位位开开关关进进行行仔仔细细的的机机械械定定位位，并并用用转转插插线线把把选选定定的的各各个个控控制制部部分分互互连连起起来来以以构构成成程程序序序序列列。这这种种原原始始的的机机械械式式编编程程方方法显然效率很低法显
3、然效率很低。图图2.1展示了展示了ENIAC的组成及工作情形概貌。的组成及工作情形概貌。2.1.1 冯冯诺伊曼计算机基本结构诺伊曼计算机基本结构严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图图2.1世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机ENIAC严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度
4、。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n19441945年年间间，冯冯诺诺伊伊曼曼应应邀邀参参加加ENIAC计计算算机机研制任务。研制任务。n在在研研制制过过程程中中，他他深深深深地地感感到到ENIAC不不能能存存储储程程序序这这一一缺缺陷陷，并并在在1945年年由由他他领领导导的的EDVAC试试制制方方案案中中，他他作作为为一一位位主主要要倡倡导导者者指指出出：ENIAC的的开开关关定定位位和和转转插插线线连连接接只只不不过过代代表表着着一一些些数数字字信信息息，它它们们完完全全可可以以像受程序管理的数据一样，存放于主存储器中。像受程序管理的数据一样，存放于主存储器中。n这
5、这就就是是最最早早的的“存存储储程程序序概概念念”(StoredProgramConcept)的产生。的产生。2.1计算机的基本结构计算机的基本结构2.1.1 冯冯诺伊曼计算机基本结构诺伊曼计算机基本结构严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n冯冯诺诺伊伊曼曼首首先先提提出出的的“存存储储程程序序”的的思思想想，以以及及由由他他首首先先规规定定的的计计算算机机的的基基本本结结构构，人人们们称称之之为为“冯冯诺诺
6、伊伊曼计算机结构曼计算机结构”。n归纳其基本内容，主要包括以下几点：归纳其基本内容，主要包括以下几点：(1)计计算算机机应应由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入设设备备和和输输出设备出设备五个部分组成。五个部分组成。(2)数数据据和和程程序序均均以以二二进进制制代代码码形形式式不不加加区区别别地地存存放放在在存存储器储器中，存放的位置由存储器的地址指定。中，存放的位置由存储器的地址指定。(3)计计算算机机在在工工作作时时能能够够自自动动地地从从存存储储器器中中取取出出指指令令加加以以执行。执行。2.1计算机的基本结构计算机的基本结构2.1.1 冯冯诺伊曼计算机基本结构诺伊曼计
7、算机基本结构严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.1.2 计算机的基本组成框图及功能部件简介计算机的基本组成框图及功能部件简介图图2.2计算机基本组成框图计算机基本组成框图2.1计算机的基本结构计算机的基本结构严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理
8、各类违纪行为或突发事件。n工工作作过过程程：例例如如，将将某某存存储储单单元元中中存存放放的的数数据据取取出出并并送送往往运运算算器器进进行行运运算算，再再把把运运算算结结果果送送回回存存储储器器的的指指定定单单元元中中；当当指指定定的的运运算算或或操操作作完完成成后后，将将结结果果通通过过输出设备送出。输出设备送出。nCPU：运运算算器器+控控制制器器，中中央央处处理理器器CPU(CentralProcessingUnit)。n主机：主机：CPU+存储器存储器n外围设备：外围设备：输入设备和输出设备输入设备和输出设备n在在微微型型计计算算机机中中，往往往往把把CPU制制作作在在一一块块大大规
9、规模模集集成成电路芯片上，称之为电路芯片上，称之为微处理器微处理器(Microprocessor)。2.1.2 计算机的基本组成框图及功能部件简介计算机的基本组成框图及功能部件简介2.1计算机的基本结构计算机的基本结构严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.存储器存储器n存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。n作用：作用：是使计算机能够实现是使计算机能够实现“存储程序存储
10、程序”功能的基础。功能的基础。n分分类类：根根据据存存储储器器和和中中央央处处理理器器的的关关系系，存存储储器器可可分分为为内存内存和和外存外存。n内存：内存：n是是CPU可可以以直直接接对对它它进进行行读读出出或或写写入入(也也称称访访问问)的的存存储储器器，用用来来存存放放当当前前正正在在使使用用或或经经常常要要使使用用的的程程序序和和数据。常称为数据。常称为主存主存。n内存特点内存特点：容量较小，速度较快，价格较高。：容量较小，速度较快，价格较高。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外
11、活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n外存：外存：用来存放相对来说不经常使用的程序和数据。用来存放相对来说不经常使用的程序和数据。n需需要要时时与与内内存存进进行行成成批批交交换换，CPU不不能能直直接接对对外外存存进进行访问。行访问。n外外存存特特点点：存存储储容容量量大大，价价格格较较低低，但但存存取取速速度度较较慢慢。外外存存通通常常由由磁磁表表面面记记录录介介质质构构成成，如如磁磁盘盘、磁磁带带等等；现在已经出现采用激光技术的光盘作大容量外存储器。现在已经出现采用激光技术的光盘作大容量外存储器。1.存储器存储器严格执行突发事件上报制度、校外
12、活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n主主(内内)存电路组成：存电路组成：n存储体存储体+控制逻辑电路控制逻辑电路n存储单元：存储单元：存储体被划分为若干个存储体被划分为若干个存储单元。存储单元。n8位一单元，位一单元，16位，位，32位。位。n内内容容：每每个个单单元元存存放放一一串串二二进进制制信信息息，称称存存储储单单元元的的内容内容。n地地址址：每每个个存存储储单单元元有有一一个个对对应应的的编编号号，称称为为存存储储单单元的元的
13、地址。地址。1.存储器存储器严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n1）送送出出地地址址：CPU首首先先给给出出要要访访问问存存储储单单元元的的地地址址，送送入入存存储储器器的的地地址址寄寄存存器器(MAR)，然然后后经经译译码码电电路路选选取取相应的存储单元。相应的存储单元。n2）送送出出数数据据：读读数数：从从存存储储单单元元读读出出的的信信息息先先送送入入存存储储器器的的数数据据寄寄存存器器(MDR)，再
14、再传传送送给给目目的的部部件件；写写数数：写写入入存存储储器器的的信信息息也也要要先先送送至至存存储储器器的的数数据据寄寄存存器器中中，再依据给定的地址把数据写入到相应存储器单元中。再依据给定的地址把数据写入到相应存储器单元中。n3）控控制制信信号号：为为了了对对存存储储器器进进行行读读、写写操操作作，控控制制器器除除了了要要给给出出地地址址外外，还还要要给给出出启启动动读读、写写操操作作的的控控制制信信号。控制信号何时发出，由机器的号。控制信号何时发出，由机器的操作时序操作时序决定。决定。n内存访问过程：内存访问过程：1.存储器存储器严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。
15、做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n内存储器结构框图内存储器结构框图图图2.3计算机存储器的基本结构计算机存储器的基本结构1.存储器存储器严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2运算器运算器n运运算算器器：是是执执行行算算术术运运算算(加加、减减、乘乘、除除等等)和和逻逻辑辑运算运
16、算(“与与”、“或或”、“非非”等等)的部件。的部件。n组成：组成：n算术逻辑单元算术逻辑单元ALU(ArithmaticLogicUnit)核心部件，核心部件，n累累加加寄寄存存器器(Accumulator)在在运运算算开开始始时时提提供供一一个个操操作数并在运算结束时存放运算结果的，作数并在运算结束时存放运算结果的，n通用寄存器组，通用寄存器组，n控制逻辑电路，控制逻辑电路，n乘除法部件与浮点运算部件。乘除法部件与浮点运算部件。功能较强计算机的运算器还具有的。功能较强计算机的运算器还具有的。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为
17、或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.控制器控制器n控制器是指挥和控制计算机各部件协调工作的功能部件。控制器是指挥和控制计算机各部件协调工作的功能部件。n工作过程：工作过程：n1）它它从从存存储储器器中中逐逐条条取取出出指指令令，翻翻译译指指令令代代码码，并并产产生生各各种种控控制制信信号号以以指指挥挥整整个个计计算算机机有有条条不不紊紊地地工工作作，一一步步一一步步地地完完成指令序列所规定的任务。成指令序列所规定的任务。n2）同同时时控控制制器器还还要要接接收收输输入入输输出出设设备备的的请请求求信信号
18、号以以及及运运算算器器操作状况的反馈信息，以决定下一步的工作任务。操作状况的反馈信息，以决定下一步的工作任务。n控控制制器器是是整整个个计计算算机机的的操操作作控控制制中中枢枢，它它依依据据程程序序指指令令决定计算机在什么时间、根据什么条件去做什么工作。决定计算机在什么时间、根据什么条件去做什么工作。n时时序序信信号号：为为了了让让各各种种操操作作能能按按照照一一定定的的时时间间关关系系有有序序地地进进行行，计计算算机机内内设设有有一一套套时时序序信信号号，给给出出时时间间标标志志。计计算算机机的的各各个个功功能能部部件件按按照照统统一一的的时时钟钟或或节节拍拍信信号号，一一个节拍一个节拍地快
19、速而有秩序地完成各种操作任务。个节拍一个节拍地快速而有秩序地完成各种操作任务。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n周周期期：通通常常将将一一条条指指令令的的整整个个执执行行时时间间定定义义为为一一个个指指令令周周期期(InstructionCycle)；每每个个指指令令周周期期再再划划分分为为几几个个总总线线周周期期(busCycle)；每每个个总总线线周周期期又又分分为为几几个个时时钟钟周周期期。时时钟钟
20、周周期期是是机机器器操操作作的的最最小小时时间间单单位位，它它由机器的主频来决定。由机器的主频来决定。n微微操操作作：基基本本的的不不可可再再分分的的简简单单操操作作叫叫“微微操操作作”，控控制制微微操操作作的的命命令令信信号号叫叫“微微命命令令”，它它是是比比“指指令令”更更基基本本、更更小小的的操操作作命命令令，例例如如开开启启某某个个控控制制电电位位，清除某寄存器或将数据输入到某个寄存器等。清除某寄存器或将数据输入到某个寄存器等。n基基本本任任务务：通通常常一一条条指指令令的的执执行行就就是是通通过过一一串串微微命命令令的的执执行行来来实实现现的的。控控制制器器的的基基本本任任务务就就是
21、是根根据据各各种种指指令令的的要要求求，综综合合有有关关的的逻逻辑辑条条件件和和时时间间条条件件产产生生相相应应的微命令。的微命令。3.控制器控制器几个概念：几个概念：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n两种类型的控制器两种类型的控制器n按按照照微微命命令令形形成成方方式式的的不不同同，控控制制器器的的结结构构可可分分为为组组合逻辑控制器（也称硬连线控制器）合逻辑控制器（也称硬连线控制器）和和微程序控制器微
22、程序控制器。1）组组合合逻逻辑辑控控制制器器：直直接接由由组组合合逻逻辑辑电电路路产产生生微微操操作作控控制制信信号号，因因而而其其操操作作速速度度较较快快，但但相相应应的的控控制制逻逻辑辑电电路十分庞杂，给设计、调试和检测都带来不便。路十分庞杂，给设计、调试和检测都带来不便。n这这种种形形式式的的控控制制器器设设计计完完毕毕后后若若想想扩扩充充和和修修改改，则则更更为为困困难难。但但其其突突出出的的优优点点是是指指令令执执行行速速度度很很快快，常常用用于于RISC结构的机器中。结构的机器中。3.控制器控制器严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处
23、理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2）微微 程程 序序 控控 制制 器器：是是 采采 用用 微微 程程 序序 设设 计计 技技 术术(Microprogramming)实现。实现。n原原理理：它它是是将将指指令令执执行行所所需需的的微微命命令令以以代代码码的的形形式式编编制制成成“微微指指令令”，并并事事先先存存放放在在控控制制存存储储器器(一一般般为为只只读读存存储储器器)中中。由由若若干干条条微微指指令令组组成成一一小小段段微微程程序序，用用来来解解释释一一条条机机器器指指令令的的执执行
24、行。在在CPU执执行行程程序序时时，不不断断地地从从控控制制存存储储器器中中取取出出微微指指令令，由由其其所所包包含含的的微命令信息来控制相关的操作。微命令信息来控制相关的操作。n特特点点：修修改改控控制制存存储储器器的的内内容容即即可可改改变变计计算算机机的的指指令系统。令系统。n两种类型的控制器两种类型的控制器3.控制器控制器严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n对对比比：与与组组合合逻逻辑辑控控制制器器
25、相相比比，微微程程序序控控制制器器具具有有规规整整性性和和灵灵活活性性的的突突出出优优点点，但但微微程程序序控控制制器器每每执执行行一一条条指指令令都都要要启启动动控控制制存存储储器器中中的的一一串串微微指指令令(即即一一段段微微程程序序)，因因此此指指令令的的执执行行速速度度相相对对于于组组合合逻逻辑辑控控制制器器来来说要慢。说要慢。n微微程程序序控控制制的的概概念念最最早早由由英英国国剑剑桥桥大大学学的的威威尔尔克克斯斯(M.V.Wilkes)于于1951年年提提出出，并并将将这这种种思思想想用用于于计计算算机机控控制制器器的的设设计计。它它实实质质上上是是用用程程序序的的方方法法来来组组
26、织织和和产产生生微微操操作作控控制制信信号号，用用存存储储逻逻辑辑控控制制代代替替组组合合逻逻辑控制。辑控制。n两种类型的控制器两种类型的控制器3.控制器控制器严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4输入设备输入设备n输输入入设设备备的的任任务务是是用用来来输输入入操操作作者者或或其其他他设设备备提提供供的的原原始始信信息息，并并把把它它转转变变为为计计算算机机能能够够识识别别的的信信息息，送送到计算机内部进行
27、处理。到计算机内部进行处理。n传传统统的的输输入入设设备备有有键键盘盘、卡卡片片阅阅读读机机、纸纸带带输输入入机机等等。新新型型的的输输入入设设备备种种类类很很多多，如如光光字字符符阅阅读读机机、光光笔笔、鼠标器、图形输入器、汉字输入设备、视频摄像机等。鼠标器、图形输入器、汉字输入设备、视频摄像机等。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n输输出出设设备备的的任任务务是是将将计计算算机机的的处处理理结结果果以以
28、人人或或其其他他设设备备能能够够识识别别和和接接受受的的形形式式(如如文文字字、图图像像、声声音音等等)输输送出来。送出来。n常常用用的的输输出出设设备备有有打打印印机机、显显示示器器、绘绘图图仪仪等等。现现在在人人们们常常见见的的各各种种计计算算机机终终端端设设备备，把把键键盘盘和和显显示示器器配配置置在在一一起起，它它实实际际上上是是输输入入设设备备(键键盘盘)和和输输出出设设备备(显显示器示器)的组合。的组合。5输出设备输出设备严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规
29、章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.2计算机的工作流程计算机的工作流程1）指指令令是是用用来来指指挥挥和和控控制制计计算算机机执执行行某某种种操操作作的的命命令令。通常，一条指条包括两个基本组成部分：通常，一条指条包括两个基本组成部分：l操操作作码码：指指出出何何种种操操作作，如如加加法法运运算算、减减法法运运算算、移移位操作等；位操作等；l操作数：操作数：指明操作数或操作数的地址。指明操作数或操作数的地址。2）指指令令系系统统：一一台台计计算算机机所所能能识识别别和和执执行行的的全全部部指指令令称为该机的称为该机的指令系统。指令系统。标标志志着着：计计算算机机性
30、性能能，工工作作效效率率，是是编编程程依依据据，系系统统结结构设计的出发点。构设计的出发点。2.2.1 指令与程序指令与程序操作码操作码操作数操作数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n指指令令用用二二进进制制表表示示：指指令令在在计计算算机机中中也也用用二二进进制制表表示示，和和二二进进制制表表示示的的数数据据并并无无区区别别，但但它它们们的的含含义义和和功功能能是是不不同同的。的。n“存存储储程程序序”的
31、的关关键键：指指令令用用二二进进制制表表示示的的方方法法，使使计计算算机能够把由指令构成的程序像数据一样存放在存储器中。机能够把由指令构成的程序像数据一样存放在存储器中。n例如：例如：0000001111000011（03C3H）2.2计算机的工作流程计算机的工作流程 2.2.1 指令与程序指令与程序ADD AX，BXn指指令令助助记记符符：人人们们通通常常使使用用一一些些助助记记符符来来代代替替指指令令的的二二进进制制表表示示，例例如如用用ADD表表示示加加法法，用用SUB表表示示减减法法，用用MOV表示传送等。表示传送等。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发
32、现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n程序：程序：n 不同指令的组合，解决特定的问题，称为程序。不同指令的组合，解决特定的问题，称为程序。n机器语言程序：机器语言程序：通常把用二进制代码形式组成的指令通常把用二进制代码形式组成的指令序列称为序列称为。它是计算机能够直接识别和运行的程序；。它是计算机能够直接识别和运行的程序；n汇编语言程序：汇编语言程序：把用助记符形式组成的指令序列。把用助记符形式组成的指令序列。（或称为（或称为符号程序）。符号程序）。n汇编：汇编：符号程序比二
33、进制代码程序易读、易写，也便符号程序比二进制代码程序易读、易写，也便于检查和交流。但是，机器是不能直接识别符号程序于检查和交流。但是，机器是不能直接识别符号程序的，还必须将其翻译或转换为二进制代码程序，才能的，还必须将其翻译或转换为二进制代码程序，才能被计算机直接识别和执行。这种翻译和转换工作通常被计算机直接识别和执行。这种翻译和转换工作通常也是由计算机中专门的程序也是由计算机中专门的程序（汇编器）（汇编器）自动完成的。自动完成的。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章
34、制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程1模型计算机结构模型计算机结构首首先先从从一一个个经经过过简简化化的的模模型型机机入入手手，用用以以扼扼要要说说明明计计算算机机是是怎怎样样进进行行工工作作的的。模模型型计计算算机机的的结结构构如如图图2.4所所示。示。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图图2.4模型计算机结构模型计算机结构存储器存
35、储器CPU严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n存储器部分：存储器部分：存放指令和数据存放指令和数据nCPU部部分分：包包括括运运算算器器、控控制制器器两两个个组组成成部部分分，实实现现指指令的分析、执行以及数据的运算和处理等功能；令的分析、执行以及数据的运算和处理等功能；n输入输入/输出设备输出设备：此处省略未画：此处省略未画n总线总线(BUS)：是各部件间传送信息的是各部件间传送信息的公共通道公共通道。n
36、CPU中中有有几几个个最最基基本本的的功功能能部部件件，对对于于各各种种结结构构形形式式的的计算机来说，都是必不可少的。计算机来说，都是必不可少的。2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(1)程序计数器程序计数器PC(ProgramCounter)程程序序计计数数器器指指令令计计数数器器：指指出出计计算算机机将将要要执执行行的的指指令令所在存储单元的所在存储单元
37、的地址地址，并能自动增量计数。，并能自动增量计数。PC工作过程：工作过程：1）顺序执行）顺序执行CPU按照按照PC中的地址从内存中取指令中的地址从内存中取指令PC=PC+1（+x），），PC指向下一条指令指向下一条指令CPU执行完当前指令，再执行完当前指令，再按照按照PC中的地址从内存中取指令，执行中的地址从内存中取指令，执行2）转移执行）转移执行当当程程序序出出现现转转移移指指令令时时，PC被被修修改改为为新新内内容容，之之后后，CPU再再按按照照PC中的地址从内存中取指令，然后执行中的地址从内存中取指令，然后执行2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程严格执行突发事件上报制度、校
38、外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(2)指令寄存器指令寄存器IR(InstructionRegister)它保存着计算机当前正在执行或即将执行的指令。它保存着计算机当前正在执行或即将执行的指令。(3)指令译码器指令译码器ID(InstructionDecoder)它用来对指令进行译码，以确定指令的性质和功能。它用来对指令进行译码，以确定指令的性质和功能。(4)控制逻辑阵列控制逻辑阵列由由它它产产生生一一系系列列微微操操作作命命令令信信
39、号号。当当微微操操作作的的条条件件满满足足时时，就就发发出出相相应应的的微微操操作作命命令令，以以控控制制各各个个部部件件的的微操作。微操作。2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(5)累加器累加器A它它是是一一个个在在运运算算前前存存放放操操作作数数而而在在运运算算结结束束时时存存放放运运算算结结果果的的寄寄存存器器。它它也也用用于于CPU与与存存储储器器和和
40、I/O接接口口电路间的数据传送。电路间的数据传送。(6)算术逻辑部件算术逻辑部件ALU它是用来进行算术运算与逻辑运算的部件。它是用来进行算术运算与逻辑运算的部件。(7)标志寄存器标志寄存器F 它是用来反映和保存运算的部分结果，例如结果是否它是用来反映和保存运算的部分结果，例如结果是否为零，结果的正、负等。另外，为零，结果的正、负等。另外，CPU的某种内部控制的某种内部控制信息信息(例如是否允许中断等例如是否允许中断等)也反映在标志寄存器中。也反映在标志寄存器中。2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并
41、处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一一条条指指令令的的执执行行过过程程可可以以概概括括为为三三个个基基本本阶阶段段或或过过程程，即即取指令取指令、分析指令分析指令和和执行指令执行指令。(1)开开始始执执行行程程序序时时，程程序序计计数数器器PC中中保保存存第第一一条条指指令令的地址。的地址。(2)取取指指令令：控控制制器器把把PC中中保保存存的的指指令令地地址址送送往往存存储储器器的的地地址址寄寄存存器器MAR，并并发发出出“读读命命令令”。存存储储器器按按给给定定的的地地址址读读出出指指
42、令令，经经由由数数据据寄寄存存器器MDR送送往往控控制制器器，保存在指令寄存器保存在指令寄存器IR中。中。(3)译译码码：指指令令译译码码器器ID对对指指令令寄寄存存器器IR中中的的指指令令进进行行译译码码，分分析析指指令令的的操操作作性性质质，并并由由控控制制逻逻辑辑阵阵列列向向存存储器、运算器等有关部件发出微操作命令。储器、运算器等有关部件发出微操作命令。2指令的执行过程指令的执行过程2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程3+5=8严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报
43、批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(4)取取数数据据：当当需需要要由由存存储储器器向向运运算算器器提提供供操操作作数数时时，控控制制器器根根据据指指令令的的地地址址部部分分，形形成成操操作作数数所所在在的的存存储储器器单单元元地地址址，并并送送往往存存储储器器的的MAR，然然后后向向存存储储器器发发出出“读命令读命令”。(5)执执行行指指令令：从从存存储储器器读读出出的的数数据据经经由由MDR直直接接送送往往运运算算器器。与与此此同同时时，控控制制器器命命令令运运算算器器对对数数据据进进行行指指令规定的运算令规定的运算2指令的执行过程指令的执行过程2.
44、2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(6)PC+1(x):一一条条指指令令执执行行完完毕毕后后，控控制制器器就就要要接接着着执执行行下下一一条条指指令令。为为了了把把下下一一条条指指令令从从存存储储器器取取出出来来，通通常常控控制制器器把把PC的的内内容容自自动动加加上上一一个个值值，以以形形成成下下一一条条指指令令的的地地址址；而而在在遇遇到到转转移移指指令令时
45、时，控控制制器器则则把把“转移地址转移地址”送往送往PC。控控制制器器不不断断重重复复上上述述过过程程的的(2)到到(6)，每每重重复复一一次次，就执行了一条指令，直到整个程序执行完毕。就执行了一条指令，直到整个程序执行完毕。2指令的执行过程指令的执行过程2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。解解决决实实际际问问题题，必必须须事事先先把把求求解解的的问问题题分分
46、解解为为计计算算机机能能执执行行的的基基本本运运算算，即即在在上上机机之之前前，应应当当依依据据一一定定的的算算法法把把求求解解的问题的问题编制成计算程序编制成计算程序。举例：举例：简单问题简单问题(253+40)3计算机的工作流程计算机的工作流程2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程第一步：第一步：由输入设备将事先编制好的计算程序及原始数据由输入设备将事先编制好的计算程序及原始数据25，3，40输入到存储器中。输入到存储器中。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等
47、相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第二二步步：启启动动计计算算机机。在在控控制制器器的的控控制制之之下下，计计算算机机按按计算程序自动地进行操作。计算程序自动地进行操作。(1)从存储器取出被乘数从存储器取出被乘数25，送到运算器；，送到运算器；(2)从从存存储储器器取取出出乘乘数数3，送送到到运运算算器器，进进行行253的的乘法操作，在运算器中求得中间结果乘法操作，在运算器中求得中间结果75；(3)从从存存储储器器中中取取出出加加数数40，送送到到运运算算器器，进进行行75+40的加法操作，在运算器中求得加法结果的加法操作，在运算器中求得加法结果115；(4
48、)将运算器中的最后结果将运算器中的最后结果115存入存储器。存入存储器。第三步：第三步：由输出设备将最后结果由输出设备将最后结果115打印输出。打印输出。3计算机的工作流程计算机的工作流程2.2.2计算机的基本工作流程计算机的基本工作流程(253+40)严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.3计算机系统的组成计算机系统的组成n一一个个完完整整的的计计算算机机系系统统，应应由由硬硬件件及及软软件件两两大大部部
49、分分组组成。成。n硬硬件件(Hardware)通通常常泛泛指指构构成成计计算算机机的的设设备备实实体体。例例如如:控控制制器器、运运算算器器、存存储储器器、输输入入设设备备和和输输出出设设备备等部件和设备，都是计算机硬件。等部件和设备，都是计算机硬件。n软软件件(Software)通通常常泛泛指指各各类类程程序序和和数数据据。它它们们实实际际上是由特定算法及其在计算机中的表示所构成。上是由特定算法及其在计算机中的表示所构成。n计算机软件一般包括系统软件和应用软件。计算机软件一般包括系统软件和应用软件。2.3.1 硬件与软件硬件与软件严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到
50、及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n系系统统软软件件：由由计计算算机机厂厂家家提提供供、为为了了方方便便使使用用和和管管理理计计算算机机工工作作的的软软件件(如如操操作作系系统统、数数据据库库管管理理系系统统等等)称称为为系系统软件统软件；n应应用用软软件件：为为解解决决用用户户的的特特定定问问题题而而编编写写的的软软件件(如如科科学学计算、文字处理等软件计算、文字处理等软件)统称统称应用软件应用软件。n硬件软件的融合：硬件软化硬件软件的融合：硬件软化与与软件硬化软件