第 2 章 数据操控
章节总结
本章主要讲了计算机如何操控数据进行处理，计算机如何与外围设备进行通信。也就是计算机结构体系的基础知识。
- 计算机体系结构
- 机器语言
- 程序执行
- 与外围设备通信
- 多处机器机器
计算机体系结构
最简单的计算机体系结构包括：总线、cpu、主存储器。
cpu 由三部分组成：控制单元、算术/逻辑单元、寄存器。
算术/逻辑单元：包含在数据上执行运算（如加减法和逻辑运算）的电路；
控制单元：包含协调机器活动的电路；
寄存器：起到存储数据的作用，用于CPU内部存储临时信息。寄存器有专用寄存器和通用寄存器。
总线：总线起到寄存器和主存储器数据交换的桥梁。利用总线，可以把数据读取到寄存器，也可以把数据写入到主存储器。
机器语言
机器语言是指，由位模式组成的一些指令。机器指令可以分为3类：数据传输类，算术/逻辑类，控制类。
程序的执行过程
机器周期：cpu 内部通过不断重复执行一个循环来完成执行程序这个工作。这个循环就是程序执行的具体过程。1个机器周期，也就是 CPU 执行一条指令的过程，计算机中的时钟电路用来控制机器周期执行的快慢，1Hz 就相当于每秒执行1个机器周期。
机器周期中用到的两个专用寄存器，这两个专用寄存器，分别是程序计数器和指令寄存器，程序技术器存放着下一个指令存储的地址，指令寄存器存放的是，当前需要执行的指令。
具体执行过程：cpu 控制单元，首先读取 程序计数器中的地址，把接下来要执行的指令放到指令寄存器中，自身保存的指令地址指向下一个指令的地址，然后，控制单元去解析指令寄存器中的机器指令（译码），控制单元调用相应的资源（如算术/逻辑单元等）执行这个指令。当控制单元执行完这个指令后，返回第一步，接着读取程序计数器中的地址，把接下来要执行的指令放到指令寄存器中，自身保存的指令地址指向下一个指令的地址，然后控制单元去解析并调用相应的资源执行指令寄存器中的指令，如此循环，就完成了某个程序的执行。
与外围设备通信
CPU与外围设备通信是通过 控制器来实现的，每种外围设备（显示器、键盘、鼠标、海量存储器等）都有一个控制器与 CPU 和主存储器之间的总线连接，这样CPU 就能和控制器通信了，这些控制器再与外围设备进行通信。每个控制器都类似一个小型计算机，有自己的存储单元和CPU处理单元。
由于控制器连接到总线上了，所以控制器不仅可以和CPU进行通信，还能和主存储器进行通信，也能和其他控制器进行通信。
