计算机组成原理 04 认识各个硬件部件

1.4 认识各个硬件部件

在这里插入图片描述


1.4.1 主存储器的基本组成

在这里插入图片描述

主存储器,里面有个用来存储数据的东西,叫做 存储体

存储体:就是由 一系列的 存储元件构成的。可以存放 二进制 0/1.

在这里插入图片描述
MAR:存储地址的寄存器

MDR:存储数据的寄存器

问题①:什么是 寄存器呢 ?

答:寄存器 也是用存储数据的,只是 存储的 数据极其的少。但是 效率 是 计算机里面 最高的。 内存中有寄存器,CPU 中也有寄存器。

这个 主存储器 的架构 有点儿像 菜鸟驿站。

在这里插入图片描述

菜鸟驿站,他们 会为 每个 货物进行编号。甚至是 每个货架 也都进行编号。以这种方式,我们就可以 找到 某个货物了。

但是我们知道,我们说到底,也不是 菜鸟驿站的工作人员。所以我们 如果要去 找一个 货物,肯定要 告诉 店员。告诉他 对应的 货物编号 然后让他 去 找。

然后它就会把 对应的包裹,放在 柜台上,让我 进行 取件。

整个 架构的过程,实际上 和 我们的 主存储器 没有任何 区别。


我们的 主存储器,也是 给 这些 二进制数据 进行 一个一个 编号。当然我们知道 二进制数据,它不是 货物呀。所以我们 要统一的 规定一个 大小。这样的话 我们就 可以 更加方便的 构造这个 架构了。

后来我们统一规定:一个内存单元的 大小 就是 1 个字节。等于 8 bit(八位)。 也就是说 一个货物 就这么大。

而我们 为这些货物 编的号,是有 32 位 和 64 位 区分的。现如今 最长的 编号 是 64位的,也就是 64 个 二进制数 组成的 编号。我们 把这个编号 称为 内存地址

问题②:那我们是如何 告诉 地址寄存器,我们的 地址呢?

答:通过 地址线路 来告诉 地址寄存器,数据线路 也可以 跟 数据寄存器进行通讯。

整体流程:比如要存储数据

  1. CPU 通过数据总线 传递给 MDR 数据,然后 地址总线 给 MAR 内存地址。
  2. CPU 再通过 控制总线,告诉 主存储器 这次的操作 是 写入操作,是存储。
  3. 然后根据 发送的 内存地址 和 数据,就会进行存储了。

1.4.2 介绍 存储体

在这里插入图片描述
存储单元:每个存储单元 存放一串 二进制代码

存储单元 和 内存单元 是不一样的,内存单元是 存储单元的 子集。多个 内存单元 可以组成 一个 存储单元。

存储字(word):存储单元中 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:即存储一个二进制数的电子元件,每个存储元可以存储 1 bit。多个存储元 就可以 构成一个 内存单元。(由电容原理 制作出来的东西,因为电容可以 存储电荷呀 ~)

在这里 我们说的 存储字和存储字长,实际上 说的是 MDR 这个东西。

也就是这个 寄存器。它能存储 多大的数据。

所以我们也常说,存储字长 在 不同的硬件上 会 不一样。


1.4.3 运算器的基本组成

在这里插入图片描述
运算器:主要用于实现算术运算(如:加减乘除)、逻辑运算(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: 算术逻辑单元,通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算。它更像是 运算器的核心部分,比如如何通过位运算实现加法,然后实现减法等等

实际上 X 这个通用寄存器 可能 有多个。而不是 一个。但是很多操作 只要有一个 寄存器 就可以实现了。(比如 EAX EBX . . . .
在这里插入图片描述


1.4.4 控制器的基本组成

在这里插入图片描述
CU(Control Unit): 控制单元,分析指令,给出控制的信号是控制器的核心

IR(lnstruction Register):指令寄存器,存放当前执行的指令。

PC(Program Counter):程序计数器,存放下一条指令地址有自动加 1 (自增的功能)

在这里插入图片描述

  1. 指令也是 二进制呀,所以存储在 内存当中,那么就要 知道它的内存地址 去把 这条指令信息 读取出来。所以 PC 就是用来 存放指令地址的。然后 我们就取到了这个指令。

  2. IR 通过 PC里面的内存地址 取 二进制数据(指令),存储起来。

  3. CU 就会读取 IR 存储的指令,分析这条指令是干什么的,再去发送控制信号,执行这条指令。

在这里插入图片描述


1.4.5 计算机的工作过程

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

初:(PC)= 0,指向第一条指令的存储地址。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

原文地址:https://www.cnblogs.com/MuQuanyu-YuGod/p/15178597.html