（王道21版）计算机组成原理--计算机系统的概述(第一章)

在计算机中传输信号本质上是传输电信号用低电平和高电平分别表示0和1

1.1计算机的发展

计算机组成原理主要探讨计算机的硬件，下面我们主要来看一下计算机的硬件

计算机在进行逻辑运算的时候本质上是在处理电信号，所谓逻辑元件就是就是用来处理电信号的最小的逻辑单元

微处理器简单理解为cpu

微处理器的发展

编程语言是用来编写软件的，编程语言的发展在一定程度上反应了软件的发展
操作系统的发展
当前计算机的发展趋势

1.2-1计算机硬件的基本组成

早期的冯诺依曼结构

早期的ENIAC计算机需要程序员手动接线来控制运算--后面提出下面的思想

根据提出的储存器的思想设计出里下面的计算机

程序指令的解析由控制器来完成

对早期的冯诺依曼结构的理解

1.将输入设备和输出设备统称为I/O设备
冯诺依曼计算机的特点

以运算器为中心的问题：我们的所有的计算是在运算器中进行的，而我们的运算器还要承但数据中转的功能，这势必会导致我们的运算器的效率很低
一个举例

不言而喻

由此引出现代计算机的结构

由于我们的运算器和控制器的逻辑运算很紧密，所以一般在大规模集成电路的计算计算，一般将这2个零件整合在一起
现代计算机的结构
简化后的计算机结构

主存（主存储器）指的是内存，是主机的组成结构之一。辅存是指我们熟悉的固态硬盘，他数据外设（TO设备）。我们电脑里面的app的文件平常是储存在辅存中，只有当我们要运行的时候才会读到内存中

1.2.2认识各个硬件部件

主存储器

cpu从主存储器中取出数据和从菜鸟驿站中取出包裹的过程对比
我们在取出包裹的时候会把取件码(地址）告诉店员，店员凭着取件码(地址)到货架（存储体）中进行寻找，将找到的获取放到柜台（储存数据寄存器）上，然后我们从柜台上取走数据

当cpu要取出数据会将数据的地址写入到存储地址寄存器中，然后会根据地址在存储体中寻找数据，然后将找到的数据放到存储数据寄存器中，然后cpu到存储数据寄存器中取出数据

写入数据的过程
cpu和指明他想要写入的位置，然后将数据放到存储数据寄存器中。然后cpu会通过控制总线告诉主存储器说现在要执行写操作。住存储器根据这3个指令就可以进行写操作了

存储体

通常每个存储单元可以放下的二进制位都是8bit的整数倍

每个存储单元对应一个地址信息

运算器的基本组成

ACC MQ X 的硬件构造并不复杂，主要用来寄存数据。ALU的实现比较复杂才是核心

控制器

CU（控制单元）中集成了很复杂的电路，可以给其他的部件发出控制信号

举例说明计算机的工作过程

计算机硬件处理下面代码的过程分析

每一条指令也是16个比特，在执行的时候cpu会将器拆分成操作码和地址码

这里可以不考虑IO设备

PC：程序计数器，存放下一条指令的地址，有自动+1的功能
MAR：存储地址寄存器
IR：指令寄存器：存放当前执行的指令
CU：控制单元：分析指令，给出控制信号
Acc:累加器：用于存放操作数或运算的结果
MQ：乘商寄存器：在进行乘除计算的时候，用来存放操作数或运行结果
X：通用寄存器：用来存放操作数
ALU:算术逻辑单元：通过复杂的逻辑电路显示算术运算和逻辑运算
首先我们指令和变量的数据都会先存放到存储体中
初：PC指向0
1.PC存放的内容首先通过地址总线把他传输到MAR中（控制器向主存储器指明了我将要访问的是0号地址锁所对应的数据）
同时控制器会通过控制总线告诉主存储器我们接下来要进行读操作
3.主存储器会根据地址到存储体中寻找0号地址所对应的二进制数据，并把二进制数据放到存储数据寄存器(MDR中)

4.导致IR存放了当前要执行的指令

5.IR中指令的操作码会被送到CU（控制单元）中,CPU分析之后知道这是一条取数的指令
接下来将进行取数的操作：
将地址码所表示的数据取出来并放到Acc中
6.将IR中的地址码放到MAR中，导致MAR=5
其地址码翻译成十进制就是5。主存储器根据地址到存储体中找到对应的数据，并放到MDR中

8.MDR=2
9.在控制单元的指挥下MDR中的数据会被传输到Acc（）

到此为止我们就已经完成了取数的操作，导致a这个变量的值被我们放到了Acc中
Pc会自动+1，当我们完成取指令的操作（#1-#4）的时候PC将会自动+1

上一条指令PC自动+1，执行后(Acc)=2
取指令的过程和前面类似
5.分析指令：和我操作码送到CU，CU分析后得知这是乘法指令