考点全解1：计算机硬件基础

重生之我是961408高手计算机硬件基础计算机硬件的基础知识包括计算机基本组成中央处理器、存储器、I/O设备等主要部件的性能和基本工作原理以及计算机体系结构、计算机存储系统等内容。计算机基本组成自1946年世界上出现第一台计算机以来计算机的硬件结构和软件系统都已发生了惊人的变化。但就其基本组成而言仍为冯·诺伊曼型计算机的设计思想。即一个完整的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。如 图1-1所示。其中运算器与控制器合称为中央处理器。内存储器和中央处理器合在一起称为主机。在计算机硬件系统中不属于主机的设备都属于外部设备简称外设包括输入、输出设备及外存储器。中央处理器1. 运算器运算器是计算机中用于信息加工的部件。它能对数据进行算术逻辑运算。算术运算按算术规则进行运算如加、减、乘、除及它们的复合运算。逻辑运算一般泛指非算术性运算例如比较、移位、逻辑加、逻辑乘、逻辑取反及“异或”操作等。运算器通常由算术逻辑运算部件ALU和一些寄存器组成。如图1-2所示是一个最简单的运算器示意图。ALU是具体完成算术逻辑运算的部件。寄存器主要用于存放操作数、结果及操作数地址。累加器除了存放参加运算的操作数外在连续运算中还用于存放中间结果和最终结果。寄存器的数据一般是从存储器中取得累加器的最后结果也应存放到存储器中。现代计算机的运算器中用多个寄存器如 8 个、16 个、32 个或者更多构成一个通用寄存器组以减少访问存储器的次数提高运算器的速度。2. 控制器控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。控制器工作的实质就是解释、执行指令。它每次从存储器中取出一条指令经分析译码产生一串微操作命令发向各个执行部件并控制各部件使整个计算机连续地、有条不紊地工作。 为了使计算机能够正确执行指令CPU必须能够按正确的时序产生操作控制信号这是控制器的主要任务。如图1-3所示控制器主要由下列部分组成。1程序计数器PC。又称指令计数器或指令指针IP在某些类型的计算机中用来存放正在执行的指令地址在大多数机器中则存放要执行的下一条指令的地址。指令地址的形成有两种可能一是顺序执行的情况每执行一条指令程序计数器加“1”以形成下条指令的地址。该加“1”计数的功能有的机器是PC本身具有的也有的机器是借用运算器完成的二是在某些条件下需要改变程序执行的顺序这常由转移类指令形成转移地址送到PC中作为下条指令的地址。2指令寄存器IR。用以存放现行指令以便在整个指令执行过程中实现一条指令的全部功能控制。3指令译码器。又称操作码译码器它对指令寄存器中的操作码部分进行分析解释产生相应的控制信号提供给操作控制信号形成部件。