简叙CPU、内存、硬盘、指令之间的关系

本文介绍了冯·诺依曼计算机的基本原理及其组成部分,详细解释了存储程序的概念,并探讨了CPU、内存、硬盘和指令之间的关系。

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要说明CPU、内存、硬盘、指令之间的关系,不得不从冯·诺依曼计算机说起。

     1945年美籍匈牙利数学家 冯·诺依曼(von Neumann)在研究EDVAC机时提出了"存储程序"的概念。以此概念为基础的各类计算机统称为 冯·诺依曼机。它的特点如下:
  • 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
  • 指令和数据以同等位置存放于存储器内,并可按地址寻访。
  • 指令和数据均用二进制数表示。
  • 指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
  • 指令在存储器内按顺序存放。通常,指令是顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
  • 机器以运算为中心,输入输出设备与存储期间的数据传送通过运算器完成。




     

       图中各个部件的功能如下:
  • 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内。
  • 存储器分为两类 :一类是主存储器,用来存放程序和数据,可以直接与CPU交换信息。另一类称为辅助存储器,简称辅存,又称辅存,它不能与CPU直接交换信息。
  • 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运算以及处理运算结果。
  • 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式,常见的有键盘、鼠标等。
  • 输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式,如打印输出、显示器输出等。

       计算机存储器分类:

 

     

CPU  = 控制器(CU)+运算器(ALU); CPU在执行算术运算或者逻辑运算时,运算器(即算术逻辑运算部件(ALU))将计算结果保存在累加器(A)中。控制器通常由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、时序产生器和操作控制器组成,用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行指令。

 内存 = 主存 (不太准确,通常意义内存属于主存一部分,主要看怎么理解内存了)

 硬盘 ∈ 辅助存储器(外部存储器);

 简单地描述CPU、内存、硬盘和指令之间的关系如下:

系统从硬盘读书数据通过数据总线放入内存中,CPU内存中读取数据将其翻译成指令并进行相应的逻辑运算将结果返回内存,最终系统将结果反馈给输出设备。





      

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