软考 计算机硬件的组成

计算机硬件的组成

结构图

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说明

  1. 控制器。控制器是分析和执行指令的部件,也是统一指挥并控制计算机各部件协
    调工作的中心部件,所依据的是机器指令。控制器的组成包含如下。

    • 程序计数器 PC:存储下一条要执行指令的地址;
    • 指令寄存器 IR:存储即将执行的指令;
    • 指令译码器 ID:对指令中的操作码字段进行分析解释;
    • 时序部件:提供时序控制信号。
  2. 运算器。运算器也称为算术逻辑单元(ArithmeticandLogicUnit,ALU),其主要功
    能是在控制器的控制下完成各种算术运算和逻辑运算。运算器的组成包含如下。

    • 算术逻辑单元 ALU:数据的算术运算和逻辑运算;
    • 累加寄存器 AC:通用寄存器,为 ALU 提供一个工作区,用在暂存数据;
    • 数据缓冲寄存器 DR:写内存时,暂存指令或数据;
    • 状态条件寄存器 PSW:存状态标志与控制标志(争议点:也有将其归为控制器的)。
  3. 主存储器。主存储器也称为内存储器(通常简称为“内存”或“主存”)。存储现场操作的信息与中间结果,包括机器指令和数据。

    • 辅助存储器。辅助存储器也称为外存储器,通常简称为外存或辅存。存储需要长
      期保存的各种信息。
    • 输入设备。输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去,并 且
      将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。按输入信息的形态可
### 计算机硬件基础知识教程与点 #### 存储器简介 存储器是计算机系统的重要组成部分之一,用于保存数据和程序。按照存取速度的不同可以分为高速缓存(Cache)、主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘等)[^1]。 - **Cache**:位于CPU内部或靠近CPU的位置,容量较小但访问速度快。 - **RAM (Random Access Memory)**:易失性内存,在断电后会丢失其中的数据;工作频率较高,能够快速读写信息。 - **ROM (Read Only Memory)** 和其他类型的非易失性存储设备如闪存,则用来存放启动所需的固件代码和其他永久性的资料。 #### 指令系统概述 指令系统定义了一台特定型号计算机所能执行的所有命令集,即所谓的机器语言。它构成了件层面对底层物理资源请求的方式,并且影响着整个系统的架构设计和发展方向[^3]。 - 设计良好的指令集应该具备高效能、灵活性以及易于编程的特点。 - 这些特性通过合理规划每条指令的功能来达成——既虑到了直接支持常用任务的需求,又兼顾到简化编译过程的要求。 #### 计算机构成要素 除了上述提到的核心组件外,完整的计算平台还包括但不限于以下几个方面: - 输入/输出(I/O)接口负责连接外部世界并传递信号; - 控制单元协调各部件之间的协作关系; - 总线作为传输路径承载地址、控制和数据三种不同性质的信息流; - 中央处理器(CPU),也就是常说的微处理器,承担起运算核心的角色,其性能直接影响整机效率。 对于备者而言,理解这些基本概念有助于构建全面的知识框架,从而更好地应对实际应用场景中的挑战[^4]。 ```python # Python 示例展示如何模拟简单的二进制加法电路逻辑 def binary_adder(a, b): result = [] carry = 0 while a or b: sum_bit = (a % 2 + b % 2 + carry) % 2 carry = (a % 2 + b % 2 + carry) // 2 result.append(sum_bit) a //= 2 b //= 2 if carry != 0: result.append(carry) return list(reversed(result)) print(binary_adder(5, 7)) # 输出 [1, 1, 0, 0] ```
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