计算机的体系结构有哪些基本概念?

发布网友发布时间：2023-01-01 00:06

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热心网友时间：2023-11-05 09:05

（一）冯·诺依曼设计思想

　　计算机问世50年来，虽然现在的计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和价格等方面与当时的计算机有很大的差别，但基本体系结构没有变，都属于冯·诺依曼计算机。

　　冯·诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点：
　　① 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。
　　② 计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的位置。
　　③ 将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。
　　冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。他的全部设计思想，实际上是对“程序存储”要领的具体化。
　　（二）计算机基本结构图

　　（图中实线为数据流，虚线为控制流），我们可以更好地理解“存储程序”和“程序控制”。

　　输入设备在控制器控制下输入解题程序和原始数据，控制器从存储器中依次读出程序的一条条指令，经过译码分析，发出一系列操作信号以指挥运算器、存储器等到部件完成所规定的操作功能，最后由控制器命令输出设备以适当方式输出最后结果。这一切工作都是由控制器控制、而控制器赖以控制的主要依据则是存放于存储器中的程序。人们常说，现代计算机采用的是存储程序控制方式，就是这个意思。
　　（三）计算机的工作过程

　　计算机的工作过程，就是执行程序的过程。怎样组织存储程序，涉及到计算机体系结构问题。现在的计算机都是基于“程序存储”概念设计制造出来的。

　　了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程变得十分容易。如果想叫计算机工作，就得先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器保存起来，即程序存储。下面就是执行程序的问题。根据冯·诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。执行一条指令又可分为以下4个基本操作：
　　① 取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存。
　　② 分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作。
　　③ 执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作。
　　④ 为执行下一条指令作好准备，即取出下一条指令地址。