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计算机的工作原理

2015-4-11 21:08| 发布者: admin| 查看: 1901| 评论: 0

摘要: 1.指令和程序根据冯·诺依曼机关于“存储程序”的概念,计算机的工作过程实际上就是执行指令和程序的过程。指令是指计算机完成某个基本操作的命令,由操作码和操作数两个部分组成。操作码表示计算机要完成的操作,如 ...
1.指令和程序
根据冯·诺依曼机关于“存储程序”的概念,计算机的工作过程实际上就是执行指令和程序的过程。
指令是指计算机完成某个基本操作的命令,由操作码和操作数两个部分组成。操作码表示计算机要完成的操作,如取数、加法等;操作数表示要操作对象的内容或所在单元的地址。如ADD AX,BX,此处的ADD为操作码(代表加法运算),后面的AX与BX为操作数。
一台计算机所能执行的全部指令的集合,称为这台计算机的指令系统。不同种类的计算机,其指令系统的指令数目与格式也不同。指令系统越丰富完备,编制程序就越方便灵活。根据各条指令功能的不同,一般指令系统可分为数据传送、数据处理、程序控制、输入输出、状态管理五种类型。
程序是指能完成特定功能的一组指令(计算机高级语言称为语句)的有序集合。计算机按照程序设定的指令依次执行,并完成对应的一系列操作,这就是程序执行的过程。
2.计算机的工作原理
按照冯·诺依曼存储程序的原理,人们预先编好程序,利用输入设备把程序输入内存,计算机在控制器控制下,从内存中逐条取出程序指令给运算器执行。把结果送回内存,再由输出设备输出。
一般地,一条指令的执行过程如下:
① 取指令:根据当前控制器中程序计数器的指令起始地址值,从内存中取出指令送到控制器的指令寄存器存储起来。
② 分析指令:将指令寄存器中存放的指令送往指令译码器,对操作码进行译码,即将指令的操作码转换成相应的控制电位信号,由地址码确定操作数地址。
③ 执行指令:由操作控制部件发出完成该操作所需要的一系列控制信息,驱动相应部件完成该指令所要求的操作。
④ 程序计数器自动加1:为执行下一条指令做好准备,即形成下一条指令地址。
一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为一个指令周期,指令周期越短,指令执行越快。通常人们所说的CPU主频或又叫工作频率,就反映了指令执行周期的长短。
计算机的工作就是执行程序,即自动、连续地执行一系列指令,而程序开发人员的工作就是编制程序。


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