冯诺依曼计算机工作原理

冯诺依曼计算机工作原理：存储程序+程序控制

存储程序是指以代码的形式事先输入到计算机主存储器中，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按照该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。

 

 

 

冯诺依曼机的特点：

1） 运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备

2） 指令和数据以同等地位存于存储器中，并可按地址寻访

3） 指令和数据均用二进制代码表示

4） 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5） 指令在存储器内按顺序存放

运算器和控制器集成到同一芯片，合称为中央处理器（CPU）。CPU和主存储器共同构成主机。

存储器：

主存储器由许多存储单元组成，每个存储单元包含若干个存储元件，每个元件存储一位二进制代码“0”或“1”。故而存储单元可存储一串二进制代码，称这串代码为存储字，这串代码的位数称为存储字长，存储字长可以是一个字节或者是字节的偶数倍。

主存储器的工作方式是按存储单元的地址进行存取的这种存取方式称为按地址存取方式（相联存储器可按内容访问）

主存储器的基本组成：

　　存储体存放二进制信息。

　　地址寄存器（MAR）存放访存地址，经过地址译码后找到所选的存储单元。

　　数据寄存器（MBR）是主存和其他部件的中介机构，用于暂存要从存储器中读或者写的信息。

　　时序控制逻辑用于产生存储器操作所需的各种时序信号

注意：MAR和MDR属于存储器，但存在于CPU中

运算器：对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。运算器的核心是算数逻辑单元，运算器包含若干通用寄存器，用于暂存操作数和中间结果（累加器ACC，乘商寄存器、操作数寄存器、变址寄存器、基址寄存器）。还有程序状态字寄存器，保留各类运算指令或测试指令的结果的各类状态信息，以表征系统运行状态。

控制器：硬布线控制器、微程序控制器。由程序计数器、指令寄存器、控制单元组成。PC用来存放当前欲执行指令的地址，可以自动+1以形成下一条指令的地址，它与主存的MAR之间有一条直接通路。IR用来存放当前的指令，其内容来自主存的MDR。指令中的操作码（OP）送至CU，用以分析指令并发出各种微操作命令序列，而地址码送往MAR来取操作数。

输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机。

输出设备的任务是将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其他系统所要求的信息形式。