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目录
1.电子开关 —— 机械继电器(Mechanical Relay)
②.算术逻辑单元 ALU(Arithmetic & Logic Unit)
现代的计算机, 大多遵守 冯诺依曼体系结构。因此冯诺依曼体系结构的讲解是十分重要的。
冯诺依曼体系结构中 ,
中央处理器
:
进行算术运算和逻辑判断.由 运算器 加 控制器构成
:
分为外存和内存
,
用于存储数据
(
使用二进制方式存储
)
:
用户给计算机发号施令的设备
.
:
计算机个用户汇报结果的设备
.
>
内存
>> CPU
内存
>
硬盘
程序 = 指令 +数据
广义数据又分为 数据与非数的数据(例如:音乐,图片,字符串…)。
memory )
->
寄存器 (register)
寄存器 (register )
->
内存(
memory )
CPU的基本组成原理
(1) 逻辑算数运算器 : 与 、或、 非、加、减、乘、除、取余
(2) 控制器 :① 寄存器 (register):临时存储数据的存储单元(每个都只能保存一个整型数、但是不止一个)
②现代的高级CPU为了提升性能 ,一般都带有缓存(CPU内的缓存)缓存会划分等级 L1/L2/L3缓存
① 逻辑门
1.电子开关 —— 机械继电器(Mechanical Relay)
在发展过程中 , 逐渐由 机械继电器 ——> 真空管 ——> 晶体管 (具体工作原理可以通过数字电路技术来了解)。
2.门电路(Gate Circuit)
②.算术逻辑单元 ALU(Arithmetic & Logic Unit)
是计算机中进行算数、逻辑运算的核心部件,是cpu的核心,是计算机的数学大脑。接下来,我用上一节构建的 逻辑门来完成自己的一个 ALU
,去学习理解它的工作模式,以便作为我们进一步理解现代计算机工作原 理的基石。
算数:加法、减法、乘法、除法、取余
逻辑: 与、或、非
①算术单元(Arithmetic Unit)
半加器:通过一个异或门与与门来构成
全加器:通过两个半加器 和一个或门
8位数加法器:七个全加器 与一个半加器构成
②逻辑单元(Logic Unit)
(bit)
数的比较。
③ALU 符号
8
位
(bits) ALU。
ALU
部件非常强 大,复杂度远远超过了我们的想象,32
位 甚至
64
位基本已经普及全球了。
⑤控制单元 CU(Control Unit)
可以驱动
ALU
进行具体 的计算工作,
CPU 的基本工作流程
cpu 就是在不停的执行着 取码 -> 解码 – >执行的过程。
1.取码阶段
CU 根据寄存器的值 ,去内存的响应位置,把数据(指令) 读取到IR寄存器中
一般正常情况下 PC寄存器中的值自动 +1
2.解码阶段
CU 按照预先的指令集 解读指令数据(opcode + 操作数)
例如: 0010 1110
人为规定 : 0010 是 opcode
查询指令表: 知道 0010 代表的意思: 从后边地址指定内存处,将数据读取到 A寄存器
地址: 0b1110 ->14
3.执行阶段
LOAD 指令 应该由CU执行 ,所以按照规定执行指令:
从内存的14地址处,将数据读取到A寄存器中。
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