【计算机组成原理 | 第三篇】各个硬件的组成部分

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2^4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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