计算机的工作原理

1、计算机的工作原理 知识点目标 请你用4分钟时间阅读以下内容： 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 取出指令取出指令 分析指令分析指令 执行指令执行指令 形成下一条指令地址形成下一条指令地址 从存储器中取从存储器中取 被乘数被乘数25、乘、乘 数数3 在运算器在运算器 中得乘积中得乘积 75 存放乘积存放乘积 75 从存储器中取从存储器中取 被减数被减数86、减、减 数数75 在运算器在运算器 中得结果中得结果 11 存放最后存放最后 结果结果 从键盘输入，从键盘输入， 到存储器中到存储器中 送入送入 运算器运算器 送回送回 存储器存

2、储器 送入送入 运算器运算器 送回送回 存储器存储器 输出最后输出最后 结果结果 指令：指令：让计算机完成某个操作所发出的命令。 指令格式指令格式: OPA 计算机的工作原理 1 指令及指令系统 操作码（操作码（OP）：表示一条指令的操作特性和功能）：表示一条指令的操作特性和功能 地址码（地址码（A）：给出参与操作的数据在存储器中的地址。）：给出参与操作的数据在存储器中的地址。 指令含义：指令含义：A OP(A) 取出地址取出地址A中的数据进行指令规定的中的数据进行指令规定的OP操作，再把操作，再把 操作送回地址操作送回地址A中。中。 3. 指令系统：指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合。

3、 指令的分类指令的分类 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。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。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。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。 输入输入输出类指令（输出类指令（I/O指令）：用于主机与外设之间交换信息、用于控制外设的指令）：用于主机与外设之间交换信息、用于控制

4、外设的 工作、测试外设状态和输入工作、测试外设状态和输入/输出数据。输出数据。 一、概述 1、计算机 数据流 控制流 输入设备输出设备 控制器 运算器 存储器 冯 喏依曼思想： 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。 它的功能是算术运 算和逻辑运算 它的作用是控制整 个计算机的各个部 件有条不紊的工作 存储器分为内存储器 和外存储器两种，内 存用于存放要执行的 程序和数据。 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 存放到内存中 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 数据流控制流

5、 CPU 控制器控制器 读读 指指 令令 读 取 的 指 令 操作 数结 果 存储器存储器 状态 寄存器寄存器 运算器运算器运算命 令 读读 数数 据据 程序的执行过程 取指令、分析指令、执行指令 AB DB ALU 累加器ACC暂存器 标志寄存器FR 寄存器组 操作控制器OC 指令译码器ID 指令寄存器IR 操作码, 地址码 内部总线 地址缓冲器数据缓冲器 程序计数 器PC 地 址 译 码 读控制 B0H 5CH 04H 2EH 地址 1001H 1002H 1003H 内容 1000H 内存储器 MOV 5CH, R1 ADD R1, 2EH, R2 1 CPU外 CPU内 10 计算机的工作原理 并行处理技术并行处理技术 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 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）。 11 计算机基本工作原理 小结 （1）先把数据与程序