计算机作为现代软件系统和信息技术的基石,非常有必要了解其组成原理。下边就计算机组成原理做一些学习。
一.什么是计算机
1.计算机的一般定义是:是一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成。【从定义看出,计算机最基本的功能就是进行计算】
2.计算机的组成:
3.硬件方面:
主板:主机中的的核心是主板,作为一个载体,将cpu,总线,以及管理接口的器件(称为桥)组装在一起,从而形成宏观的主机系统.
(1)PC的主板一般有芯片组(1~3块芯片,一般有两块即北桥芯片和南桥芯片)和相应部件的插槽(如内存条)构成;
(2)北桥芯片作用:
北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片,这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切,为了提高通信性能而缩短传输距离。
1).决定主板的规格,对硬件的支持以及系统的性能
2).连接着cpu,内存和AGP总线(连接显卡);
3).决定主板支持哪种处理器,支持何种显卡,支持什么频率的内存条;
4).工作频率高,发热大,一般都覆盖着散热片;起主导作用,称为主桥;芯片组的名称一般以北桥的名称来命名的。
(3)南桥芯片:
1).南桥芯片负责I/O总线之间的通信,如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器,键盘控制器、实时时钟控制器、高 级电源管理等,这些技术一般相对来说比较稳定,所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的,不同的只是北桥芯片。
2).决定主板的接口,该芯片提供各种接口(如串口,USB),PCI总线,串行ATA(接硬盘,光驱),PCIE总线(接声卡, RAID卡, 卡等)都归南桥芯片控制。
PC主板结构图:
主板这些器件,显示计算机系统的外部特性,而计算机真正的处理原理的了解就要深入了解相应的器件—CPU。
4.CPU:cpu是由控制器,计算器,寄存器组成,因此可以知道cpu的功能:
(1).控制功能:
1)指令控制(保证程序顺序执行);
2)操作功能:程序执行时变成若干条指令,这些指令按照顺序执行;而一条指令完成需要若干个微操作命令信 ,通过这些微操做信 作用于CPU内部和外部的不同部件上,完成指令的功能。CPU必须按照每条指令功能要求,产生操作信 并对信 进行控制,从而完成每条指令说要求的操作。从而实现程序的功能。
3)时间控制:CPU 控制指令执行过程中信 加载的顺序。
(2).计算功能:
(3).数据加工:对数据进行算术,逻辑运算
(4)中断处理:
5.cpu是怎样控制硬件部件从而执行程序的
我们可以将见到的PC按照这样从整体到局部的方式划分,从而很容易了解每部分的组成和原理。这里大致知道了主机的组成部分,以及CPU的内部工作原理和结构。深入了解CPU的话,需要进一步了解CPU的各个部件的内部结构,和工作原理。
6.CPU组成
(1)PC:程序计数器: 用于存放下一条指令的内存地址;
(2)IR:指令寄存器: 存放正在执行的指令;
(3)PSW:程序状态字: 存放指令执行结果状态以及一些特定的标志;
标志包括: CF(进位),OF(溢出),ZF(零标志),SF(符 标志),IF(中断标志)
(4)时序部件:产生时序信
(5)控制命令产生器:指令执行过程中,根据指令操作吗,产生内部,外部控制信 ,在这些型 的控制下完成功能。
(6)AR(单向地址寄存器),DR(双向地址寄存器),与外部系统通信的总线
(7)对外部中断INT,直接存储器DMA请求及响应部件
以上是CPU的主要构成部件,要让这些部件构成系统协调的工作,必定需要在相互之间传递信 命令,这则需要数据通路。
7.数据通路
(1). 数据在CPU个功能部件之间传递的路径,实现这CPU内部运算器,控制器,寄存器等功能部件之间的数据通信;
(2).数据通路描述了信息从什么地方出发,中间经过什么部件,最后到达哪个部件。而每一步传递都需要控制信 ,该控制信 由信 产生器产生;
(3).有两种形式:
1)总线结构:单总线结构:容易产生总线竞争;
可采用双总线,三总线的结构来可降低总线竞争。
2)专用数据通路:复杂,占据资源多
写于:【2013-11】
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