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计算机硬件系统的组成

• 中央处理器
  • 运算单元
  • 控制单元
• 主存储器
• 外围设备
  • 输入设备
  • 输出设备
  • 存储设备
  • 网络通信设备
• 总线

存储程序计算机

• 冯·诺伊曼等人在1946年总结并明确提出，被称为冯·诺伊曼 计算机模型
• 存储程序计算机在体系结构上主要特点 以运算单元为中心，控制流由指令流产生
  • 采用存储程序原理，面向主存组织数据流
  • 主存是按地址访问、线性编址的空间
  • 指令由操作码和地址码组成
  • 数据以二进制编码

存储程序计算机的结构

当今计算机硬件的经典结构和主流组织方式

总线

• 总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的 公共通信干线，它是CPU、内存、输入输出设备传 递信息的公用通道
• 计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过 相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统

组成

• 总线是传输各类通信信号的线路
• 按照所传输的信息种类，总线包括：
  • 一组控制线
  • 一组数据线
  • 一组地址线

类型

• 内部总线：用于CPU芯片内部连接各元件
• 系统总线：用于连接CPU、存储器和各种I/O模块等 主要部件
• 通信总线：用于计算机系统之间通信

中央处理器（CPU）

中央处理器是计算机的运算核心（Core）和控制单元 （ Control Unit），主要包括：

• 运算逻辑部件：一个或多个运算器 寄存器部件：包括通用寄存器、控制与状态寄存器， 以及高速缓冲存储器（Cache）
• 控制部件：实现各部件间联系的数据、控制及状态的 内部总线；负责对指令译码、发出为完成每条指令所 要执行操作的控制信号、实现数据传输等功能的部件

处理器与寄存器

• 运算单元
• 控制单元
• 内部总线
• PC/IR/Flag
• MAR/MDR
• 寄存器
• Cache
• IOAR/IODR

存储器的组织层次

外围设备及其分类

设备类型

• 输入设备
• 输出设备
• 存储设备
• 机机通信设备

I/O控制方式

• 轮询方式：CPU忙式控制I/O，CPU执行内存数据交换
• 中断方式：CPU启动I/O设备，设备进行I/O，设备中断 CPU以善后，CPU执行内存数据交换
• DMA方式：CPU启动DMA，DMA独立进行I/O和内存 数据交换，DMA中断CPU以善后