计算机组成硬件系统)

各位计算机协会的成员大家好，很高兴大家能陪我们走过这段难忘的时光。为了让大家更好的学到东西，我们特地将计算机方面的东西整理成技术文档，共大家使用，祝大家学得愉快！

湘信院计算机协会

一：计算机工作原理

计算机相信大家应该都会使用了，但有很多人都不知道计算机的组成，今天我们就跟大家介绍下计算机组成原理:计算机硬件系统　计算机硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路(电子元件)、机械等物理部件组成，它们都是看得见摸得着的，故通常称为硬件，它是计算机系统的物质基础。　　绝大多数计算机都是根据冯·诺依曼计算机体系结构的思想来设计的。故具有共同的基本配置，即由五大部件组成：主机部分由运算器、控制器、存储器组成，外设部分由输入设备和输出设备组成，其中核心部件是运算器。这种硬件结构也可称为冯·诺依曼结构，如图1-1所示。

图1-1 计算机硬件的基本组成

计算机硬件的基本组成演示　　计算机各部件之间的联系是通过两股信息流动而实现的，宽的一股代表数据流，窄的代表控制流。数据由输入设备输入至运算器，再存于存储器中，在运算处理过程中，数据从存储器读入运算器进行运算，运算的中间结果存入存储器，或由运算器经输出设备输出。指令也以数据形式存于存储器中，运算时指令由存储器送入控制器，由控制器产生控制流控制数据流的流向并控制各部件的工作，对数据流进行加工处理。　　1. 运算器　　运算器是完成二进制编码的算术或逻辑运算的部件。运算器由累加器(用符号A表示)、通用寄存器(用符号B表示)和算术逻辑单元(用符号ALU表示)组成，其结构如图1-2所示，其核心是算术逻辑单元。

图1-2 运算器结构示意图

通用寄存器B用于暂存参加运算的一个操作数，此操作数来自总线。现代计算机的运算器有多个寄存器，称之为通用寄存器组。　　累加器A是特殊的寄存器，它既能接受来自总线的二进制信息作为参加运算的一个操作数，向算术逻辑单元ALU输送，又能存储由ALU运算的中间结果和最后结果。算术逻辑单元由加法器及控制门等逻辑电路组成，以完成A和B中的数据的各种算术与逻辑运算。　　运算器一次运算二进制数的位数，称为字长。它是计算机的重要性能指标。常用的计算机字长有8位、16位、32位及64位。寄存器、累加器的长度应与ALU的字长相等。　　2. 存储器　　存储器的主要功能是存放程序和数据。不管是程序还是数据，在存储器中都是用二进制的形式表示，统称为信息。　　目前，计算机采用半导体器件来存储信息。数字计算机的最小信息单位称为位(bit)，即一个二进制代码。能存储一位二进制代码的器件称为存储元。　　通常，CPU向存储器送入或从存储器取出信息时，不能存取单个的“位”，而是用B(字节)和W(字)等较大的信息单位来工作。一个字节由8位二进制位组成，而一个字则至少由一个以上的字节组成。通常把组成一个字的二进制位数叫做字长。　　在存储器中把保存一个字节的8位触发器称为一个存储单元。存储器是由许多存储单元组成的。每个存储单元对应一个编号，用二进制编码表示，称为存储单元地址。向存储器中存数或者从存储器中取数，都要将给定的地址进行译码，找到相应的存储单元。存储单元的地址只有一个，固定不变，而存储在存储单元中的信息是可以更换的。

图1-3存储器组成框图

存储器组成框图演示　　存储器所有存储元的总数称为存储器的存储容量，通常用单位KB，MB(1B＝1个字节＝8位二进制代码)来表示。存储容量越大，表示计算机记忆储存的信息就越多。　　半导体存储器的存储容量有限，计算机中又配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器。相对而言，半导体存储器称为内存储器，简称内存。　　3. 控制器　　控制器是全机的指挥中心，它控制各部件动作，使整个机器连续地、有条不紊地运行。控制器工作的实质就是解释程序。　　控制器每次从存储器读取一条指令，经过分析译码，产生一串操作命令，发向各个部件，进行相应的操作。接着从存储器取出下一条指令，再执行这条指令，依次类推。通常把取指令的一段时间叫做取指周期，而把执行指令的一段时间叫做执行周期。因此，控制器反复交替地处在取指周期与执行周期之中，直至程序执行完毕。　　在早期的计算机术语中，通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器。简称CPU，而将CPU和存储器 等设备合在一起称为主机。　　4. 输入输出设备　　输入设备是变换输入形式的部件。它将人们的信息形式变换成计算机能接收并识别的信息形式。目前常用的输入设备是键盘、鼠标器、数字扫描仪以及模数转换器等。　　输出设备是变换计算机输出信息