计算机工作原理的理解

计算机工作原理的理解 计算机的工作原理?(详细过程)?

(详细流程)计算机工作原理?

计算机的工作原理?(详细过程)?

计算机系统概述

计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。计算机通过执行程序来运行,计算机工作时软硬件协同工作,两者缺一不可。

硬件(Hardware)它是一个由计算机组成的物理装置,是一些真实的 有形实体,可以看到和触摸。计算机硬件系统度来看,计算机硬件系统包括五个功能部件:计算器、控制器、内存、输入设备和输出设备。

硬件是计算机可以运行的材料基础。计算机的性能,如计算速度、存储容量、计算精度、可靠性等,在很大程度上取决于硬件的配置。一台只有硬件但没有任何软件支持的计算机被称为裸机。机器语言编程只能在裸机上运行,使用非常不方便,效率低下。

软件(Software)指计算机运行所需的程序、数据和相关技术文件。软件 是计算机的灵魂,是发挥计算机功能的关键。有了软件,人们就不必对机器本身的结构和原理有太多的了解,也可以轻松灵活地使用计算机。软件屏蔽了下层的特定计算机硬件,形成了一个抽象的逻辑计算机(也称为虚拟机),在用户和计算机(硬件)之间架起了一座桥梁。

软件通常分为两类:系统软件和应用软件。系统软件是计算机制造商提供的使用软件和管理计算机软件,包括操作系统、语言处理系统、通用服务程序等。应用软件是计算机开发的软件,计算机用户使用计算机及其各种系统软件来解决各种实际问题。

必须指出的是,在计算机系统中,硬件和软件之间没有明确的界限。一般来说, 也可以通过硬件直接实现由软件完成的任何操作,也可以通过软件完成由硬件执行的任何命令。软件和硬件之间的界限经常改变。今天的软件可能是明天的硬件,反之亦然。

组成计算机硬件系统

就功能而言,计算机的硬件系统由计算器、 控制器、内存、输入设备和输出设备组成,其中五个部分由总线连接。控制器和计算器被称为中央处理器CPU(Central Processing Unit)。

基本工作原理

冯·诺依曼原理

世界上第一台计算机是基于冯·诺依曼原则的基本思想是:存储程序和程序控制。存储程序是指人们必须以某种方式输入和存储计算机存储器中的计算机执行步骤序列(即程序)和运行所需的数据。程序控制是指计算机在运行过程中自动逐个删除程序中的指令,以分析和执行规定的操作。到目前为止,虽然计算机已经发展了四代,但其基本工作原理仍然没有改变。根据存储程序和程序控制的概念,在计算机运行过程中,实际上有两种信息在流动。一个是数据流,包括原始数据和指令,它们在程序运行前已提前发送到主存储器,并以二进制的形式编码。在操作程序时,数据被发送到计算器参与操作,指令被发送到控制器。另一个是控制信号,它由控制器根据指令的内容发送,指令计算机执行指令,并且必须以二进制的形式进行指令。这是一个计算功能。

计算机指令和指令系统

指令是指计算机完成基本操作的命令。计算机硬件可以理解并执行指令。一个指令是 计算机语言的语句,这是编程中最小的语言单位。

计算机可以执行的所有指令的集合,即计算机的指令系统。指令系统充分解释了计算机处理数据的能力。对于不同类型的计算机,指令系统的指令数量和格式也不同。指令系统越丰富、越完整,编制工艺就越方便、越灵活。指令系统是根据计算机的使用要求设计的。

计算机指令用一串二进制代码表示。它通常应该包括两个方面的信息:操作代码和地址代码。操作代码用于表示指令的操作特性和功能,即指示要执行的操作;地址代码指示参与操作的数据存储器中的地址。一般来说,参与操作的源数据或操作后的结果数据都在存储器中。您可以通过地址访问地址中的内容,即获得操作数。

CPU访问存储器需要一些时间。为了提高计算速度,有时参与计算的数据或中间结果存储在 中CPU寄存器或直接存储在指令中