计算机结构分为五大类
$$
计算机结构 \begin{cases} 运算器 \begin{cases} 算术逻辑单元ALU\\累加寄存器AC\\数据缓冲寄存器DR\\状态条件寄存器PSW\end{cases} \\ \\ 控制器\begin{cases} 程序计数器PC\\指令寄存器IR\\地址寄存器DR\\指令译码器ID\\时序部件\end{cases}\\\\ \\存储器 \begin{cases}主存储器\\辅助存储器\end{cases}\\\\ 输入设备\\\\输出设备 \end{cases}
$$
计算机结构 \begin{cases} 运算器 \begin{cases} 算术逻辑单元ALU\\累加寄存器AC\\数据缓冲寄存器DR\\状态条件寄存器PSW\end{cases} \\ \\ 控制器\begin{cases} 程序计数器PC\\指令寄存器IR\\地址寄存器DR\\指令译码器ID\\时序部件\end{cases}\\\\ \\存储器 \begin{cases}主存储器\\辅助存储器\end{cases}\\\\ 输入设备\\\\输出设备 \end{cases}
$$
-
主存储器又被称为内存,硬盘属于辅助存储器
-
外设由I/O+辅助存储器组成
运算器
$$
运算器 \begin{cases} 算术逻辑单元ALU\\累加寄存器AC\\数据缓冲寄存器DR\\状态条件寄存器PSW\end{cases}
$$
运算器 \begin{cases} 算术逻辑单元ALU\\累加寄存器AC\\数据缓冲寄存器DR\\状态条件寄存器PSW\end{cases}
$$
运算器可以进行算术运算和逻辑运算
-
ALU进行运算
-
AC来存储临时运算结果
-
DR进行读写缓冲
-
PSW标记状态,例如溢出、清零等等(在哪里有争议,有时在运算器,有时在控制器)
控制器
$$
控制器\begin{cases} 程序计数器PC\\指令寄存器IR\\地址寄存器DR\\指令译码器ID\\时序部件\end{cases}
$$
控制器\begin{cases} 程序计数器PC\\指令寄存器IR\\地址寄存器DR\\指令译码器ID\\时序部件\end{cases}
$$
-
PC存放CPU要访问的下一条指令的地址
-
IR暂存当前正在执行的指令
-
DR存储CPU当前访问指令的地址
-
ID翻译指令
-
时序部件,提供时许控制信号,控制操作的时间顺序
控制器是计算机系统的指挥中心,控制器的主要功能有:
-
从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置。
-
对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。
-
指挥并控制CPU、主存、输入和输出设备之间的数据流动方向。
根据控制器产生微操作控制信号的方式的不同,控制器可分为硬布线控制器和微程序控制器
硬布线控制器
硬布线控制器的基本原理是根据指令的要求、当前的时序及外部和内部的状态,按时间的顺序发送一系列微操作控制信号
它由复杂的组合逻辑门电路和一些触发器构成,因此又称组合逻辑控制器
微操作控制器
控制单元具有发出各种操作命令(控制信号)序列的功能
这些命令与指令有关,而且必须按一定次序发出,才能使机器有序地工作
一条指令分为3个工作周期:取指周期、间址周期和执行周期