随着科技发展日新月异,现在的计算机是五花八门的,但是尽管出现各种各样的计算机,但是你知道吗?他的其内部主要构造却都离不开5种部件。

故事还得追溯到很久很久以前。一天,有一个叫冯诺依曼的著名的计算机科学家,他提出一个有名的计算机体系结构,后人称做冯诺依曼体系结构。这个体系结构就是现代计算机的核心架构,可以抽象为五个基础组件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。由于计算机是人制造的,我们完全可以把计算机的五大组件比喻成人类的各种器官。

你还在用被淘汰的电脑系统(用了那么久的电脑)(1)

冯诺依曼体系结构

1、控制器

它是计算机的指挥中心,是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件所需要的操作控制命令。就跟人的大脑里的神经中枢一样。

控制器的组成

a. 程序计数器(PC,Program Counter)

程序计数器顾名思义就是用来记录程序执行了几个了,执行到哪了。还有就是可以存放下一条指令的地址,它与存储器之间有一条直接通路。执行指令时,首先需要根据程序计算器PC

存放的指令地址,将指令由内存取到指令寄存器IR,完成取指令的操作。也就是每执行一条指令,程序计数器就会自动加1,记录当前执行指令的位置。以便下次执行的时候,继续执行上一次的指令。

b. 指令寄存器(IR,Instruction Register)

程序执行的时候需要拿指令,这个指令的数据需要先从内存取到数据寄存器 , 然后再发送到指令寄存器。

数据寄存器是用来存放相关指令信息或是数据信息的硬件设备。一般情况下,当用户对计算机发出操作指令的时候,

相关的指令或者数据就会暂时存放至寄存器,并做好准备让中央处理器对数据或者指令进行处理,进而完成计算机对原先用户指令的相关操作和反应。

指令寄存器根据指令在存储器中的地址(由指令地址计数器给出),把指令从存储器中取除了之后,需要有一个专门存放指令的地方,以便对指令进行分析和执行。这个专门存放现行指令的部件叫做指令寄存器。

c. 指令译码器(ID,Instruction Decoder)

在计算机执行一条指定的指令时,必须首先分析这条指令的操作码是什么,以决定操作的性质和方法,然后控制计算机的其他各部件协同完成指令表达的功能,这中间的分析工作就是指令译码器ID完成的。

其实说白了,这个指令译码器相当于战争时期,破译电台的译码专家。截获并分析对方的指令,看看对方想干嘛。

e. 时序产生器(Timing Generator)

这个类似于“时间作息表”的东西,使计算机可以准确、迅速、有条不紊地工作。机器一旦被启动,即CPU开始取指令并开始执行指令时,操作控制器就利用定时脉冲的顺序和不同的脉冲间隔,有条理、有节奏地指挥机器的动作,规定在这个脉冲到来时做什么,在那个脉冲到来时又做什么,给计算机各部分提供工作需的时间标志。

f. 操作控制器(Control Unit)

根据指令所需完成的操作和信号,发出各种微操作命令序列,用以控制所有被控对象,完成指令的执行。

2、运算器

它是计算机处理数据的功能部件,用来对数据的算术运算和逻辑数据的逻辑操作运算,相当于人脑。

组成:算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组。

运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。

3、存储器

存储器分为内部存储器和外部存储器,我们常听说的RAM和ROM就是内部存储器。硬盘、软盘、光盘和U盘就是外部存储器。存储器是一种利用了半导体技术做成的电子设备用来存储数据,电子电路的数据是以二进制的方式存储,存储器的每一个存储单元称做记忆元。存储器对应着内存和硬盘,相当于人的记忆能力。内存是短时间存储,存取速度快,相当于人的短期记忆,而硬盘是永久保存数据的,相当于人的长期记忆,但存取速度比较慢。

4、输入设备

它是接收外界数据的工具,如键盘、鼠标、相当于人的眼睛或耳朵。

5、输出设备

计算机向外输出数据的工具,如显示器、打印机。相当于人通过眼睛获取外界信号后,经过大脑处理,通过嘴巴说出来,然后写出来。

最后,运算器和控制器组成了现代计算机的CPU,存储器对应着内存和硬盘,主板控制着CPU、内存、硬盘、输出/输入设备之间的通讯。

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