认识各个硬件部件

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前言

在本篇中，你将掌握

• 主机的三大部分：主存储器、运算器、控制器的组成
• 主机的工作流程（注：工作流程可参照视频学习，效果更好）
  

1 主存储器

主存储器中用于存放数据的叫做存储体，还有两个寄存器 MAR（存储地址寄存器）和 MDR（存储数据寄存器）。

注：现在的计算机通常把MAR、MDR也集成在CPU内

存储体：数据在存储体内按地址存储。

  存储单元：一整个存储体会被分成多个存储单元，
  存储字：每一个存储单元会存放一串二进制代码，每个单元里存储的二进制代码称为一个存储字（word）， 存储字长：而每个存储字包含的二进制个数就叫做存储字长。
  存储元：用于存储二进制的电子元件叫存储元，每个存储元可存1bit。

因此，MAR位数 = 反映了存储单元个数，MDR位数 = 存储字长。如MAR = 4位，那么有$2^4$个存储单元；MDR = 16位，那么每个存储单元可存放16bit，一个字（word）= 16bit。

注意，1个字节（Byte）= 8 bit，而一个字到底有多少bit要看主存储器中MDR的位数。在描述时，通常以1B代表一个字节，1b表示1bit。

2 运算器

运算器，用于实现算术运算和逻辑运算。

一个运算器最主要的部件有：
   ACC：累加寄存器，用于存放操作数，或运算结果
   MQ：乘商寄存器，在乘、除运算时，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，内部集成复杂电路实现算数运算、逻辑运算

3 控制器

控制器，指挥程序运行。
控制器中有三个必不可少的部件：
  CU：控制单元，分析指令，给出控制信号
  IR：指令寄存器，存放当前执行的指令
  PC：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动加1功能

对于计算机而言，最主要的就是执行代码，代码也就是一条一条的指令，完成一条指令需要：
  取指令 ，根据PC的指令地址取出指令
  分析指令 ， 从PC取出的指令会放到IR中
  执行指令 ， CU分析这条指令要做什么
别称，前两阶段被称为取指，最后一个阶段称为执行。

4 工作过程

上述的定义是抽象不容易理解的，因此让我们看一个例子来辅助学习理解。

比如我们可以用C语言写这样一段程序

int a=2,b=3,c=1,y=0;
 void main(){
 	y = a * b + c;
 }

编译装入主存的形式如上图，主存地址0-4存放了指令，5-8存放了数据。

具体而言，指令和数据都被存放在了上图的存储体中

初：（PC） = 0，指向第一条指令的存储地址
#1：（PC） -> MAR，导致（MAR）= 0
#2：M（MAR）-> （MDR），导致（MDR） = 000001 0000000101
#3：（MDR）-> IR，导致（IR）= 000001 0000000101
#4：前六位的操作码会被送到CU，CU分析后得知，这是“取数”的指令
#5 Ad（IR）-> MAR，指令的地址码送到MAR，导致（MAR）= 5
#6 M（MAR）-> MDR，导致（MDR）= 0000010000000101 = 2
#7 （MDR）-> ACC，导致（ACC） = 0000010000000101 = 2

取指令（#1-#3）、分析指令（#4）、执行取数指令（#5-#7），执行顺序如下

CPU区分指令和数据的依据：指令周期的不同阶段

5 小结

本篇小结，主机 = 主存 + 运算器 + 控制器，和三个部分的重要组成，对于主存的存储体中的各个概念是核心（以及字和字节的区别）、对于运算器核心部分是ALU、控制器的核心部件是CU，及其工作过程。

最后

以上就是听话斑马最近收集整理的关于认识各个硬件部件（计算机组成原理4）认识各个硬件部件前言1 主存储器2 运算器3 控制器4 工作过程5 小结的全部内容，更多相关认识各个硬件部件（计算机组成原理4）认识各个硬件部件前言1内容请搜索靠谱客的其他文章。