计算机的工作原理

计算机的工作原理
知识点目标
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请你用4分钟时间阅读以下内容：
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通过阅读，你能了解并说出计算机 是如何工作的？
冯· 诺伊曼计算机系统结构框图
3
计算机的工作过程
①取出指令
②分析指令
③执行指令 ④形成下一条指令地址
计算机的基本工作过程(示例：25*3及86-75)
从键盘输入， 到存储器中
从存储器中取 被乘数25、乘 数3
取指令、分析指令、执行指令
内存储器
AB
地 址 译 码
③
内容 B0H 5CH 04H 2EH
MOV 5CH, R1 ADD R1, 2EH, R2 ④ DB ⑤ CPU外 CPU内
读控制
地址缓冲器 ①
计算机的工作原理 内部总线 ⑥ 指令寄存器IR
操作码, 地址码
数据缓冲器
⑥
寄存器组 累加器ACC ⑦
⑥ 暂存器
存储器分为内存储器 一、概述 和外存储器两种，内 存用于存放要执行的 1、计算机 程序和数据。 输入设备
存储器
它的功能是算术运 算和逻辑运算
输出设备
运算器
用来接收用户输入的 数据和程序，并将它 们转换为二进制编码 冯 ·喏依曼思想： •存放到内存中 计算机应由五大模块组成； •程序与数据一样存放在内存； •指令在存储器中按执行顺序存放； •机器以运算器为中心。
控制器
用于将存放在内存中 由计算机处理的结果 转变为人们所能接受 的形式
它的作用是控制整 个计算机的各个部 件有条不紊的工作
运算过程中控制器和运算器的作用
存储器 结 果 操作 数 读 取 的 指 令
读 数 据
读 指 令
寄存器
状态
运算器 运算命
令
控制器
CPU
数据流
控制流
程序的执行过程
地址 1000H 1001H 1002H 1003H
操作码
OP
地址码
A
图4 指令格式
3. 指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合。 4.指令的分类
按功能划分为4类: 数据传输类指令：包括寄存器与寄存器之间、寄存器与存储单元之间、存储单元 与存储单元之间的数据传输。
运算类指令：算术运算指令和逻辑运算指令。
程序控制类指令：用于控制程序的流向，包括转移指令、转子指令、中断指令等。 输入\输出类指令（I/O指令）：用于主机与外设之间交换信息、用于控制外设的 工作、测试外设状态和输入/输出数据。


指令级并行技术ISP 流水线、超标量、超长指令字 系统级并行技术SLP 多处理器（多机/多核）、多磁盘
线程级并行技术TLP 同时多线程SMT


电路级并行技术CLP 组相联cache、先行进位加法器
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计算机基本工作原理 小结
（1）先把数据与程序储存在存储器中， （2）然后通过控制器控制指定数据的读取和控制运算器进行运算，
送入 运算器
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在运算器 中得乘积 75
送回 存储器
存放乘积 75
从存储器中取 被减数86、减 数75
在运算器 中得结果 运算器 11
送入
送回
存储器
存放最后 结果
输出最后 结果
计算机的工作原理
1 指令及指令系统 1. 指令：让计算机完成某个操作所发出的命令。 2. 指令格式:
操作码（OP）：表示一条指令的操作特性和功能 地址码（A）：给出参与操作的数据在存储器中的地址。 指令含义：A OP(A) 取出地址A中的数据进行指令规定的OP操作，再把 操作送回地址A中。
（3）再把结果送回存储器。
（4）通过输入、输出设备将数据或程序对存储器的信息输入和输出、 显示出来。
＋1 ②
程序计数 器PC
指令译码器ID 操作控制器OC
ALU
⑧ 标志寄存器FR
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并行处理技术
并行处理技术实现多个处理器或处理器模块的并 行性，其基本思想包括时间重叠（time interleaving）、 资源重复（resource replicaiton）和资源共享（resource sharing）。