基础篇（一）

1、计算机系统组成

　　计算机硬件包含运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。运算器、控制器等部件构成CPU（中央处理单元）；

存储器分为内部存储器及外部存储器；输入设备及输出设备合成外部设备。输入设备用于输入原始数据及各种命令，输出设备用于输出计算机运行结果。

　　1.1 中央处理单元（CPU）

　　作用：负责获取程序指令、对指令进行译码并加以执行

　　1.1.1 功能

　　　　（1）程序控制，通过指令来控制程序的执行顺序　　

　　　　（2）操作控制， 一个指令的实现需要若干操作信号的完成，CPU生成每条指令的操作信号并将信号发给对应的部件，控制部件按指令进行操作

　　　　（3）时间控制， CPU对各项操作进行时间上的控制，即控制指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的先后顺序

　　　　（4）数据处理，CPU对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行处理，对数据的加工处理是CPU最根本的任务

　　　　 （5）CPU还需要对系统内部和外部的中断（异常）做出相应，进行相应的处理

　　1.1.2 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

 

 

 　　　　1）运算器

　　　　　　运算器是由算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器等组成，用于算术及逻辑运算

　　　　　　（1）算术逻辑单元（ALU） 负责处理数据，实现对数据的算术运算及逻辑运算

　　　　　　（2）累加寄存器（AC）当运算器执行算术及逻辑运算时，为算术逻辑单元提供工作区，运算结果存储在累加寄存器中，运算器中至少需要一个累加寄存器

　　　　　　（3）数据缓冲寄存器（DR）作为CPU、内存、外部设备之间数据传输的中转站；作为CPU、内存、外部设备之间在操作速度上的缓冲

　　　　　　（4）状态条件寄存器（PSW）PSW保存由算法指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容，主要分为状态标志和控制标志，

　　　　例如：运算结果进位标志（C）,运算结果溢出标志（V）,运算结果为0标志（Z），运算结果为负标志（N）,中断标志（I）,方向标志（D）和单步标志等

　　　　通常一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。

　　　　2）控制器

　　　　　　控制器决定计算机运行的自动化，不仅保证程序的正确运行，而且要能够处理异常事件。控制器包括指令控制逻辑、

　　　　　　时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等几部分

　　　　　　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

　　　　　　（1）指令寄存器（IR） 当CPU执行一条指令时，先把它从内存储器种渠道缓冲寄存器中，再送入指令寄存器中暂存，指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令，控制其他的组成部件工作，完成所需要的功能。

　　　　　　（2）程序计数器（PC）PC具有寄存信息和计数两种功能。又称指令计数器

　　　　　　（3）地址寄存器（AR）AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址，由于AR与CPU存在操作速度上的差异，所以需要使用AR保存地址信息，直到内存的读/写操作完成。

　　　　　　（4）指令译码器（ID)指令包括操作码和地址码

　　　　　　时序控制逻辑：为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号

　　　　　　总线控制逻辑：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：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

　　　　　　3）寄存器组

　　　　　　寄存器组分为专用寄存器和通用寄存器，运算器和控制器中寄存器都是专用寄存器，其作用是固定的。