前言:
在前面的文章中,我们介绍了计算机架构的基本组成。可以知道计算机的基本架构由“存储器”,“运算器”,“控制器”,“输入设备”,“输出设备”这五部分组成。
在这片文章中,我们来深入的了解一下“存储器”,“运算器”和“控制器”的基本组成。
主存储器的基本组成:
主存储器的组成可以用图简单表示为:
下面我来介绍一下各个部分:
存储体:存储数据,内部是一系列的存储原件,可以存放二进制的0和1
MAR(Memory Address Register):存储地址寄存器,MAR用于暂存CPU想要访问的内存地址。当CPU需要读取或写入数据时,它会将内存地址放入MAR中。MAR的位数反应存储单元的个数
MDR(Memory Data Register): 存储数据寄存器,MDR用于暂存从内存读取的数据或待写入内存的数据。它作为一个缓冲区,确保数据在传输过程中的完整性和准确性。MDR的位数等于存储字长
例如如果MAR有4位,则说明共有个存储单元
如果MDR有16位,则说明每个存储单元可以存放16bit
在主存储器中还有一些专业名词,这里也来介绍一下:
- 存储单元:每个存储单元存储一串二进制代码
- 存储字:存储单元中的二进制代码的组合
- 存储字长:存储单元中二进制代码的位数
- 存储元:存储二进制的电子元件,每一个存储元可以存储1bit
运算器的基本组成:
存储器用来实现算数运算(例如:加减乘除)和逻辑运算(例如:与或非)
ACC:累加器,用于存放操作数,或运算结果。
MQ:乘商寄存器,在乘,除运算的时候,用于存放操作数或运算结果。
X:通用的操作数寄存器,用于存放操作数。
ALU:算数逻辑单元,通过内部复杂的电路实现算术运算。
控制器的基本组成:
CU(Control Unit):控制单元,分析指令,给出控制信号
IR (Instruction Register):指令寄存器,存放当前执行的指令
PC(Program Counter):程序计数器,存放下一条指令的地址,有自动+1的功能
那么控制器执行指令的流程位:
PC取一条指令---------> IR分析指令 -------------> CU执行指令
CPU区分指令和数据的依据:指令周期的不同阶段。
总结:
本届我们介绍了一下计算机核心硬件的组成部分,我们可以了解存储器是由存储单元,MAR,MDR组成。运算器是由ACC,MQ,ALU和X组成。控制器是由CU,IP,PC组成。
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