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目录

计算机硬件的基本组成

早期冯诺依曼机：

冯・诺依曼计算机的特点：

各个硬件的工作原理

主存储器：

运算器：

控制器：

计算机的工作过程：

思维导图：

计算机硬件的基本组成

早期冯诺依曼机：

“存储程序” 概念指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，按首地址执行程序指令。在计算机系统中，软件和硬件上在逻辑上是等效的

冯・诺依曼计算机的特点：

1. 计算机由五大部件组成

2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访

3. 指令和数据用二进制表示

4. 指令由操作码和地址码组成

5. 存储程序

6. 以运算器为中心（现在一般以存储器为中心）

（输入 / 输出设备与存储器的数据传送通过运算器完成 ）

现代计算机的结构：CPU=运算器+控制器

现代计算机以存储器为中心，CPU 由运算器和控制器组成。计算机硬件包括主机（含 CPU、主存）和 I/O 设备（外设），主存用于存放数据和程序，运算器实现算术和逻辑运算，控制器指挥各部件使程序运行 。

各个硬件的工作原理

主存储器：

主存由存储体、MAR（存储地址寄存器）、MDR（存储数据寄存器）等组成。MAR 位数反映存储单元个数，MDR 位数等于存储字长。

存储单元：

每个存储单元存放二进制代码，

存储字

是存储单元中代码的组合，

存储字长

是存储二进制代码的位数 。

存储元：

存储二进制代码的电子元件，每个存储元可存1bit

运算器：

运算器包含 ACC（累加器）、MQ（乘商寄存器）、X（通用操作数寄存器）和 ALU（算术逻辑单元）。

ACC 存放操作数或运算结果，

MQ 用于乘，除运算，

X 存放操作数，

ALU （算术逻辑单元）通过内部复杂电路实现算术和逻辑运算 。

控制器：

控制器由 CU（控制单元）、IR（指令寄存器）、PC（程序计数器）组成。CU （执行指令）并给出控制信号，IR （分析指令）存放当前执行指令，PC （取指令）存放下一条指令地址且有自动加 1 功能 。IR与PC取指

计算机的工作过程：

注：现在的计算机通常把MAR、MDR也集成在CPU内

计算机工作时，先将高级语言程序编译装入主存。取指令阶段，PC 指向指令地址，经 MAR 从主存取指令到 MDR，再送入 IR，PC 自动加 1；分析指令阶段，IR 中指令的操作码送 CU 分析；执行指令阶段，CU 指挥各部件按指令操作码执行相应操作，如取数、乘法、加法、存数等指令操作，不同指令执行步骤不同 。

思维导图：