计算机组成原理(二)

指令格式举例

[]的意思为取出内存地址中对应的值

存储器的基本组成

指令和数据都是保存在存储器中的

存储体 ― 存储单元 – 存储元件 (0/1)
大楼 – 房间 - 床位 （无人/有人)

存储单元：存放一串二进制代码
存储字： 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置

按地址寻访

MAR(Memory Address Register)：存储器地址寄存器，反映存储单元的个数
MDR(Memory Data Register)：存储器数据寄存器，反映存储字长

再用个例子来说明下：
比如有32个存储单元，而存储单元的地址是用二进制来表示的，那么5位二进制数就可以32个存储单元。那么，MAR的位数就是5位。
在实际运用中，我们 知道了MAR的位数，存储单元的个数也可以知道了。

MDR 存放的是从存储元件读出，或者要写入某存储元件的数据（二进制数）。
如果 MDR=16,，每个存储单元进行访问的时候，数据是16位，那么存储字长就是16位。

运算器的基本组成及操作过程

ACC(Accumulator): 累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器;
ALU (Arithmetic and Logic Unit): 算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件;
MQ （Multiplier-Quotient Register）:乘商寄存器,乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器
X: 此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数;
参考：https://blog.csdn.net/qq_42712280/article/details/104969936

	ACC	MQ	X
加法	被加数，和		加数
减法	被减数，差		减数
乘法	乘积高位	乘数，乘积低位	被乘数
除法	被除数，余数	商	除数

加法操作过程

加法操作指令由累加操作码和被加数的地址M构成

首先在加法操作之前，ACC 中已经保存了另一个加数，或者说之前运算得到的结果

加法操作其实是一个累加指令，即对 ACC 中已有的结果，累加地址M处的数据

执行加法操作时，将存储器地址为 M 处的数据取出放入 X寄存器 中，随后 ALU 执行加法操作将 ACC 和 X寄存器 中的数据累加，结果覆盖放入 ACC 中

减法操作过程

减法操作指令由累减操作码和被减数地址M组成

和加法操作一样，减法操作也是一个累减指令，即对ACC中已有的结果累减地址M处的数据

乘法操作过程

乘法操作由累乘操作码和乘数的地址M组成

乘法操作也是一个累乘过程，对ACC中已有的结果，累乘地址M处的数据

乘法操作是通过移位和累加完成的，累加保存结果的操作需要通过ACC实现，真正开始乘法之前，我们会将乘数读取到MQ中，之后将ACC中的已有结果给到X中，再对ACC清0(累加初始化)

并且由于积的位数会比乘数长，因而我们还需要MQ辅助保存乘积的低位结果

除法操作过程

除法操作由累除操作码和被除数的地址M组成

除法操作也是一个累除过程，对ACC中已有的结果，累除地址M处的数据

除法操作是通过位移和减法实现的，ACC中已有的结果作为被除数，除数被读取到X中，此时就需要MQ来保存商，我们会逐位试减决定每位上0或是上1，从而组合出商的结果，ACC中的被除数则会被累减变为余数