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简述冯诺依曼型计算机的硬件组成:冯诺依曼型存储程序式

简述冯诺依曼型计算机的硬件组成:冯诺依曼型存储程序式3.2 累加器3.1 算术逻辑单元:是执行各种算术运算、关系运算、逻辑运算的部件。2.1 指令寄存器IR(Instruction Register):其本质是存储部件,将当前执行或即将执行的指令存储在该寄存器中。2.2 程序计数器PC(Program Counter):用来保存下一步将要执行指令的位置,所以通过该寄存器保存的地址就可以方便地将下一步要执行的指令从内存中取出,放到IR中。2.3 操作控制器OC(Operation Controller):负责将指令译码,产生相应的控制信号,控制其他部件有序地运行。

1946年6月,冯·诺依曼及其同事完成了《关于电子计算装置逻辑结构设计》的研究报告,具体介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想,确定了现代存储式电子数字计算机的基本结构与工作原理,给出了由控制器、运算器、存储器、输入和输出设备五大部件组成的被称为冯·诺依曼型计算机或存储程序式计算机的体系结构,如下图所示,为现代计算机的研制奠定了基础。

简述冯诺依曼型计算机的硬件组成:冯诺依曼型存储程序式(1)

1 存储器

负责存储程序和数据。

因为与CPU(控制器 运算器)的位置关系不同,分为内存和外存。任何程序运行时需要将程序的全部代码由外存存入到内存中,才能由CPU所处理。

2 控制器

顺序从内存的程序代码区获取指令,根据指令产生控制信息,通过控制信号控制计算机的其它部件按指令要求操作。

2.1 指令寄存器IR(Instruction Register):其本质是存储部件,将当前执行或即将执行的指令存储在该寄存器中。

2.2 程序计数器PC(Program Counter):用来保存下一步将要执行指令的位置,所以通过该寄存器保存的地址就可以方便地将下一步要执行的指令从内存中取出,放到IR中。

2.3 操作控制器OC(Operation Controller):负责将指令译码,产生相应的控制信号,控制其他部件有序地运行。

3 运算器

3.1 算术逻辑单元:是执行各种算术运算、关系运算、逻辑运算的部件。

3.2 累加器

3.3 状态寄存器

3.4 通用寄存器

操作时,控制器控制运算器从存储器中取出数据,进行算术或逻辑运算,并把处理后的结果送回到存储器,或者暂时存放在运算器中的寄存器里。

4 输入设备

将数据或程序转换为二进制输入到计算机。

5 输出设备

将二进制数据转换为用户所需要的信息输出。

6 程序

面向过程程序设计:程序=数据结构 算法。函数是数据及这些数据之上的操作的封装单元。

面向对象程序设计:程序={对象}。对象是数据及这些数据之上的操作的封装单元。

程序运行首先需要将程序加载到内存的代码区,运行时,根据相应的代码行中的数据定义(变量、数组等数据结构或对象)在内存的全局/静态存储区、自由存储区、堆区、栈区开辟内存,存入数据;或者根据相应的代码行中的指令,由输入设备输入指令或数据。

数据在内存中的随机存储有不同的存储方式,通过地址值的关系表达出来形成数据结构的概念。(程序的全部代码在内存中是顺序存储的)

7 五大部件密切配合下程序运行的5个步骤

7.1 控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存;

7.2 在控制器指挥下,从存储器取出指令送入控制器;

7.3 控制器分析指令,产生控制信号,指挥运算器、存储器执行指令规定的动作;

7.4 运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出。

7.5 返回第二步,继续取下一条 指令。如此反复,直至程序结束。

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