一 硬件组成
计算机系统是由硬件和软件组成的,它们协同工作来运行程序。计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成。运算器、控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)。(标黄这个需要记忆)CPU是硬件系统的核心,用于数据的加工处理,能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。存储器是计算机系统中的记忆设备,分为内部存储器和外部存储器。前者速度高、容量小,一般用于临时存放程序、数据及中间结果。而后者容量大、速度慢,可以长期保存程序和数据。输入设备和输出设备合称为外部设备(简称外设),输入设备用于输入原始数据及各种命令,而输出设备则用于输出计算机运行的结果。
二 CPU功能
中央处理单元(CPU)是计算机系统的核心部件,它负责获取程序指令、对指令进行译码并加以执行。
三 CPU组成
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成
运算器
运算器由算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit,ALU)、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器等组成。它是数据加工处理部件,用于完成计算机的各种算术和逻辑运算。相对控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。
运算器有如下两个主要功能。
执行所有的算术运算,例如加、减、乘、除等基本运算及附加运算。
执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试,例如与、或、非、零值测试或两个值的比较等。
运算器中各组成部件的功能
控制器
指令 = 操作码 + 地址码
例如:1 + 2 中 1 和 2 为地址码; + 为操作码。
运算器只能完成运算,而控制器==用于控制整个CPU 的工作,它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件。==控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。
指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作,其过程分为取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令地址等步骤。
时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。中断控制逻辑用于控制各种中断请求,并根据优先级的高低对中断请求进行排队,逐个交给CPU 处理。
指令寄存器(IR)存放的是从内存中取得指令,就像个中间站一样,不过是存放指令的中间站
程序计数器(PC)存放的是指令的地址,还有计数的功能
地址寄存器(AR)存放的是cpu访问内存单元的地址
指令译码器(ID)是把操作码解析成对应的指令操作
PC:程序计数器(PC)保存下一条要执行或解码的指令的地址。
IR:指令寄存器(IR)保存当前正在执行或解码的指令。
寄存器组
寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器,其作用是固定的。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,其数目因处理器不同有所差异。
用户可见:通用寄存器组、程序状态字寄存器(PSWR)、程序计数器(PC)、累加寄存器(ACC)
用户不可见:指令寄存器(IR)、暂存寄存器(DR)、存储器地址寄存器(MAR)、存储器数据寄存器(MDR)
练习题(答案为加粗部分)
一 计算机基本单位
了解: 计算机中最小的数据单位: b
最小的操作单位: byte
二 进制
1 概述
基数是指一种进制中组成的基本数字,也就是不能再进行拆分的数字
2 进制转换
(1) 十进制
n 进制转 十进制
十进制转n进制(除 n 取余法)
(2)二进制
转八进制
转十六进制
转十进制,参考 (1)十进制
(3)八进制
转二进制
转十六进制
转十进制,参考 (1)十进制
(4)十六进制
转二进制
转八进制
转十进制,参考 (1)十进制
3 进制加减
(1)相加
规则: 逢 n 进 1
(2)相减
规则: 借 1 转 n
练习题(答案为加粗部分)
类型1: 给你一个地址的范围,问你有几个存储单元
假设地址范围为[1,6]
存储单元个数 : (6 – 1) + 1 = 6
类型2:给你一个地址范围,再给你一个芯片的大小,问你需要几片芯片
假设芯片大小为 2,地址范围为[1,6]
先计算存储单元个数: (6 – 1) + 1 = 6
再计算需要多少片芯片: 6/2 = 3
1 示例1
内存单元按字节编址,地址0000A000H〜0000BFFFH共有 (2) 个存储单元。(2012年上半年)
(2) A. 8192K B. 1024K C. 13K D. 8K
分析:
答案: D
2 示例2
地址编号从80000H到BFFFFH且按字节编址的内存容量为 (5) KB,若用 16K x 4bit 的存储器芯片构成该内存,共需 (6) 片。(2013年上半年)
(5) A. 128 B. 256 C. 512 D. 1024
(6) A. 8 B. 16 C. 32 D. 64
分析:
答案: 256 32
3 示例3(%)
设用 2K x 4 位的存储器芯片组成 16K x 8 位的存储器(地址单元为0000H〜3FFFH,每个芯片的地址空间连续),则地址单元0B1FH所在芯片的最小地址编号为 (4) 。(2010年下半年)
(4) A. 0000H B. 0800H C. 2000H D. 2800H
存储器是8bit的,而芯片是4bit的。因此需要用两片芯片构成一个8bit的
地址单位 0B1FH 位于 0800H~0FFFH之间, 因此最小地址编号为 0800H










