计算机的工作原理

2016-10-24 13:33:30 | 人围观 | 评论:

1．指令和程序
根据冯・诺依曼机关于“存储程序”的概念，计算机的工作过程实际上就是执行指令和程序的过程。
指令是指计算机完成某个基本操作的命令,由操作码和操作数两个部分组成。操作码表示计算机要完成的操作，如取数、加法等；操作数表示要操作对象的内容或所在单元的地址。如ADD AX,BX，此处的ADD为操作码（代表加法运算），后面的AX与BX为操作数。
一台计算机所能执行的全部指令的集合，称为这台计算机的指令系统。不同种类的计算机，其指令系统的指令数目与格式也不同。指令系统越丰富完备，编制程序就越方便灵活。根据各条指令功能的不同，一般指令系统可分为数据传送、数据处理、程序控制、输入输出、状态管理五种类型。
程序是指能完成特定功能的一组指令（计算机高级语言称为语句）的有序集合。计算机按照程序设定的指令依次执行，并完成对应的一系列操作，这就是程序执行的过程。
2．计算机的工作原理
按照冯・诺依曼存储程序的原理，人们预先编好程序，利用输入设备把程序输入内存，计算机在控制器控制下，从内存中逐条取出程序指令给运算器执行。把结果送回内存，再由输出设备输出。
一般地，一条指令的执行过程如下：
① 取指令：根据当前控制器中程序计数器的指令起始地址值，从内存中取出指令送到控制器的指令寄存器存储起来。
② 分析指令：将指令寄存器中存放的指令送往指令译码器，对操作码进行译码，即将指令的操作码转换成相应的控制电位信号，由地址码确定操作数地址。
③ 执行指令：由操作控制部件发出完成该操作所需要的一系列控制信息，驱动相应部件完成该指令所要求的操作。
④ 程序计数器自动加1：为执行下一条指令做好准备，即形成下一条指令地址。
一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为一个指令周期，指令周期越短，指令执行越快。通常人们所说的CPU主频或又叫工作频率，就反映了指令执行周期的长短。
计算机的工作就是执行程序，即自动、连续地执行一系列指令，而程序开发人员的工作就是编制程序。

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