黃有飛

摘要：自從第一臺電子計(jì)算機(jī)在1946年2月14日問世以來，世界也發(fā)生了巨大的變化。計(jì)算機(jī)改變了世界的生活水平，改變了人們的生活方式，也改變?nèi)藗儗ξ磥淼脑O(shè)想。在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)等方面都占據(jù)著重要的地位。多媒體電腦的出現(xiàn)，促使電腦成為家庭學(xué)習(xí)，生活，娛樂的重要組成部分。因此，使用電腦時(shí)，對電腦基礎(chǔ)理論知識的了解掌握，也是十分有必要的。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)基本組成 基礎(chǔ)理論

1計(jì)算機(jī)的分類

可以把計(jì)算機(jī)分成以下兩大類：一類是電子模擬計(jì)算機(jī)，“模擬”就是相似的意思，模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是是數(shù)值由連續(xù)量來表示，運(yùn)算過程也是連續(xù)的;另一類是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，它是在算盤的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是用數(shù)字來表示大小，主要特點(diǎn)是按位運(yùn)算，并且不連續(xù)的跳動(dòng)計(jì)算（計(jì)算機(jī)中的數(shù)值是用離散的數(shù)字來表示的）。本文打算寫一臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)

硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

2計(jì)算機(jī)的硬件組成

2.1存儲器

2.1.1基本概念

（1）存儲元件：用一個(gè)具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，并且在一定條件下狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換的物理器件來表示二進(jìn)制數(shù)碼O和l，這種器件稱為存儲元件。

（2）存儲單元：由若干個(gè)存儲元組成一個(gè)存儲單元。

（3）存儲器：由若干個(gè)存儲單元組成了存儲器。存儲器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。

（4）對存儲器的要求是：容量大、速度快、成本低。

2.1.2存儲器分類

（1）按存儲介質(zhì)分：磁表面、半導(dǎo)體、光盤

（2）按存取方式分：隨機(jī)、順序

（3）按存儲器的讀寫功能分：只讀、隨機(jī)讀寫

（4）按信息的可保性分：易失（揮發(fā)/非永久）性（RAM）、非易失性（ROM）

（5）按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分：控制存儲器、高速緩存、主存、輔存

Cache用來解決CPU與主存之間速度不匹配問題;虛存用來解決主存和外存之間速度不匹配的問題。

2.2運(yùn)算器

（l）計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)據(jù)表示格式有兩種，一是定點(diǎn)格式，二是浮點(diǎn)格式。一般來說，定點(diǎn)格式容許的數(shù)字范圍有限，要求處理的硬件比較簡單而浮點(diǎn)格式容許的是指范圍大要求處理的硬件比較復(fù)雜。數(shù)的機(jī)器碼表示方式有：原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼。

（2）運(yùn)算器包括：ALU（算數(shù)邏輯單元）、陣列乘除器、寄存器、多路開關(guān)、三態(tài)緩沖器、數(shù)據(jù)總線等等。

2.3控制器

計(jì)算機(jī)的控制器簡單來講就是中央處理器——CPU。

2.3.1 CPU的基本組成

CPU的基本部分是控制器、運(yùn)算器、cache。

（l）控制器由程序計(jì)數(shù)器（PC）、指令寄存器（IR）、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成，它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。

（2）運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單位（ALU）、累加寄存器（AC）、數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR）和狀態(tài)條件寄存器（PSW）組成，它是數(shù)據(jù)加工處理部件。

（3） cache分為數(shù)據(jù)cache和指令cache。

2.3.2 CPU中的主要寄存器

（l）數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR

緩沖寄存器用來暫時(shí)存放由內(nèi)存儲器讀出的一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字;反之，當(dāng)向內(nèi)存存入一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字時(shí)，也暫時(shí)將它們存放在緩沖寄存器中。

（2）指令寄存器IR

指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。

（3）程序計(jì)數(shù)器PC

程序計(jì)數(shù)器中存放的是下一條指令在內(nèi)存中的地址。

（4）數(shù)據(jù)地址寄存器AR

地址寄存器用來保存當(dāng)前CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。由于在內(nèi)存和CPU之間存在著操作速度上的差別，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存的讀/寫操作完成為止。

（5）通用寄存器（ROR3）

當(dāng)算數(shù)邏輯單元（ALU）執(zhí)行算數(shù)或邏輯運(yùn)算時(shí)，為ALU提供一個(gè)工作區(qū)。

（6）狀態(tài)條件寄存器PSW

狀態(tài)條件寄存器是一個(gè)由各種狀態(tài)條件標(biāo)志拼湊而成的寄存器。

（7）累加寄存器AC

累加寄存器AC通常簡稱為累加器，它的功能是：當(dāng)運(yùn)算器的算術(shù)邏輯單元（ALU）執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)，為ALU提供一個(gè)工作區(qū)。累加寄存器是暫時(shí)存放ALU運(yùn)算的結(jié)果信息。顯然，運(yùn)算器中至少要有一個(gè)累加寄存器。

2 4適配器

輸入/輸出設(shè)備同CPU交換數(shù)據(jù)的過程：

輸入過程，包含以下三個(gè)步驟：CPU把一個(gè)地址值放到地址總線上，這一步將選擇哪個(gè)輸入設(shè)備 CPU等候輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)成為有效 CPU從數(shù)據(jù)總線讀人數(shù)據(jù)，并放到一個(gè)相應(yīng)的寄存器里面。

輸出過程，包含以下三個(gè)步驟：CPU把一個(gè)地址值放到地址總線上，這一步將選擇哪個(gè)輸出設(shè)備 CPU把數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上輸出設(shè)備認(rèn)為數(shù)據(jù)有效，從而把數(shù)據(jù)取走。

CPU和外設(shè)之間信息交換的方式程序查詢方式、程序中斷方式、直接內(nèi)存訪問（DMA）方式、通道方式、外圍處理機(jī)方式。

3計(jì)算機(jī)的軟件

軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔

軟件分類：軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，相應(yīng)的系統(tǒng)軟件又包含操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、實(shí)用程序;應(yīng)用軟件又可分為辦公軟件、社交軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件、圖型圖像處理軟件、其他應(yīng)用軟件等等。

計(jì)算機(jī)的軟件與硬件的關(guān)系是：兩者相輔相成，不可分割，是個(gè)整體。

4.總結(jié)

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用在中國越來越普遍，中國計(jì)算機(jī)用戶的數(shù)量也不斷攀升，應(yīng)用水平不斷提高，特別是互聯(lián)網(wǎng)、通信、多媒體等領(lǐng)域的應(yīng)用取得了不錯(cuò)的成績。在基本了解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)的整個(gè)組裝過程和注意事項(xiàng)之后可以根據(jù)個(gè)人的需求及預(yù)算情況，適當(dāng)選用合理的配件自由組裝，滿足個(gè)^、的需求，控制了預(yù)算成本，制作出來性價(jià)比高的個(gè)人計(jì)算機(jī)。也可以更好的把理論知識后續(xù)應(yīng)用于實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

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