计算机硬件的基本组成

文章目录

• • 早期冯·诺依曼机的结构
  • 现代计算机的结构

早期冯·诺依曼机

1.早期ENIAC计算机（手动接线来控制计算），即我们需要计算机完成什么任务，需要人工接线一次或者多次，计算机才能完成一步，不会有逻辑和结构的自行按步运行。

2.冯·诺依曼提出“存储程序”的概念。将希望计算机完成的指令以二进制的形式事先输入计算机的主存储器（主存），然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令。以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。

3.冯·诺依曼计算机的特点：

        （1）计算机由五大部件组成；

        （2）指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址访问；

        （3）指令和数据用二进制表示；

        （4）指令由操作数和地址码组成（操作数即加减乘除等，地址码即对应数据所在位置）；

        （5）存储程序（会提前把指令和数据存储到存储器中）；

        （6）以运算器为中心（I/O设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成）。

4.进一步理解：

（1）逻辑：①采购部门——仓储部门； 

           ②仓储部门——销售部门；               

（2）实际：①采购部门—生产加工部门—仓储部门；

           ②仓储部门—生产加工部门—销售部门

（3）结果：生产加工部门负担重，效率低——运算器为核心数据传送枢纽，效率低。

现代计算机的结构

1.以存储器为核心，解放运算器时间，进行更多运算。

2.运算器与控制器逻辑关系紧密，特别在大规模集成电路时期，两个器件被结合在同一芯片——中央处理器CPU。

3.各线路具体分析：

        （1）控制器<-->运算器：告诉运算器运算任务；

                       -->主存储器：控制读写进程；

                       -->I/O设备：控制其启动/停止；

        （2）主存储器—>运算器：进行参与运算的数据交换（比如x，y等变量）；

                         —>控制器：将指令数据放到控制器中，由控制器来解析指令含义并发出相应控制

                                             信号；

        （3）I/O设备<—>主存储器：直接与主存储器进行数据交换；
            

4.易错分析：

（1）存储器

        ①主存（内存）：主存储器如上图所示；

        ②辅存：机械硬盘、固态硬盘，比如手机中的APP即存储在辅存中，当APP需要启动或运行时，才会把辅存中相关APP数据和运行代码读入主存，属于I/O设备。

（2）主机

        ①计组：如上图；

        ②实际生活：包括CPU、主存、硬盘、风扇等。    

小结