冯·诺依曼计算机的特点
- 计算机由五大部件组成
- 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
- 指令和数据用二进制表示
- 指令由操作码和地址码组成
- 存储程序
- 以运算器为中心
冯·诺依曼计算机硬件框图
输入设备: 将信息转换成机 和程序器能识别的形式
存储器: 存放数据和程序
运算器: 算术运算逻辑运算
输出设备： 将结果转换成人们熟悉的形式
控制器: 指挥程序运行
现代计算机硬件框图
系统复杂性管理的方法-2（3’Y）
- 层次化（Hierachy）：将被设计的系统 划分为多个模块或子模块
- 模块化（Modularity）：有明确定义（well-defined）的功能和接口
- 规则性（regularity）：模块更容易被重用
计算机的工作步骤
上机前的准备
建立数学模型
确定计算方法
编制解题程序
程序 —— 运算的 全部步骤
指令 —— 每 一个步骤
例子如下:
计算 ax^2 + bx + c = (ax + b)x + c
取x 至运算器中 取x 至运算器中
取x 至运算器中 乘以a 在运算器中
乘以a 在运算器中 加b 在运算器中
乘以ax^2在运算器中 乘以x 在运算器中
取b 至运算器中 加c 在运算器中
乘以x 在运算器中
加ax^2 在运算器中
加c 在运算器中指令格式举例
| 操作码 | 地址码 |
|---|
取数 α [α] ->ACC
000001 0000001000
存数 β [ACC]-> β
加 γ [ACC]+[γ] ->ACC
乘 δ [ACC]×[δ] ->ACC
打印 σ [σ] ->打印机
停机
存储器的基本组成
MAR存储器地址寄存器反映存储单元的个数
MDR存储器数据寄存器反映存储字长
运算器的基本组成及操作过程
加法操作过程
减法操作过程
乘法操作过程
除法操作过程
控制器的功能
- 解释指令
- 保证指令的按序执行
控制器的基本组成
运算器、控制器、存储器构成了什么
- 一条指令在主机上的完成过程
- 程序在主机上是如何执行的
主机完成一条指令的过程
以取数指令为例
以存数指令为例
ax2 + bx + c 程序的运行过程
- 将程序通过输入设备送至计算机
- 程序首地址——> PC
- 启动程序运行
- 取指令PC ——> MAR ——> M ——> MDR ——> IR,(PC )+ 1 ——>PC
- 分析指令 OP(IR) ——>CU
- 执行指令Ad(IR) ——>MAR ——>M——>MDR——>ACC
- 打印结果
- 停机