馮諾依曼計算機工作原理


馮諾依曼計算機工作原理:存儲程序+程序控制

存儲程序是指以代碼的形式事先輸入到計算機主存儲器中,然后按其在存儲器中的首地址執行程序的第一條指令,以后就按照該程序的規定順序執行其他指令,直至程序執行結束。

 

 

 

馮諾依曼機的特點:

1) 運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備

2) 指令和數據以同等地位存於存儲器中,並可按地址尋訪

3) 指令和數據均用二進制代碼表示

4) 指令由操作碼和地址碼組成,操作碼用來表示操作的性質,地址碼用來表示操作數在存儲器中的位置。

5) 指令在存儲器內按順序存放

運算器和控制器集成到同一芯片,合稱為中央處理器(CPU)。CPU和主存儲器共同構成主機。

存儲器:

主存儲器由許多存儲單元組成,每個存儲單元包含若干個存儲元件,每個元件存儲一位二進制代碼“0”或“1”。故而存儲單元可存儲一串二進制代碼,稱這串代碼為存儲字,這串代碼的位數稱為存儲字長,存儲字長可以是一個字節或者是字節的偶數倍。

主存儲器的工作方式是按存儲單元的地址進行存取的這種存取方式稱為按地址存取方式(相聯存儲器可按內容訪問)

主存儲器的基本組成:

  存儲體存放二進制信息。

  地址寄存器(MAR)存放訪存地址,經過地址譯碼后找到所選的存儲單元。

  數據寄存器(MBR)是主存和其他部件的中介機構,用於暫存要從存儲器中讀或者寫的信息。

  時序控制邏輯用於產生存儲器操作所需的各種時序信號

注意:MAR和MDR屬於存儲器,但存在於CPU中

運算器:對數據進行加工處理,完成算術運算和邏輯運算。運算器的核心是算數邏輯單元,運算器包含若干通用寄存器,用於暫存操作數和中間結果(累加器ACC,乘商寄存器、操作數寄存器、變址寄存器、基址寄存器)。還有程序狀態字寄存器,保留各類運算指令或測試指令的結果的各類狀態信息,以表征系統運行狀態。

控制器:硬布線控制器、微程序控制器。由程序計數器、指令寄存器、控制單元組成。PC用來存放當前欲執行指令的地址,可以自動+1以形成下一條指令的地址,它與主存的MAR之間有一條直接通路。IR用來存放當前的指令,其內容來自主存的MDR。指令中的操作碼(OP)送至CU,用以分析指令並發出各種微操作命令序列,而地址碼送往MAR來取操作數。

輸入設備的主要功能是將程序和數據以機器所能識別和接受的信息形式輸入到計算機。

輸出設備的任務是將計算機處理的結果以人們所能接受的形式或其他系統所要求的信息形式。


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