計算機組成原理02-系統概論(下)

沒辦法，鴿子又要開始飛了，怎麼能鴿了呢，唉，生活不易，小鴿嘆氣，終究還是不稱職的小鴿子。

計算機的工作過程，為了進一步瞭解計算機的工作過程，則需要分析一個比上文現代計算機的結構框圖更細化的計算機組成框圖。

其中：M:儲存器，R:暫存器，A:地址，D:資料，MAR:儲存器地址暫存器，MDR:儲存器資料暫存器，ALU:算術邏輯單元，CU:控制單元，CPU:中央處理器(可看作由ALU和CU組成)，ACC:累加器，MQ:乘商暫存器，PC:程式計數器，IR:指令暫存器，X:運算元暫存器。

主儲存器的基本組成如上圖所示，其中儲存體M由很多儲存單元構成，每個儲存單元又包含若干個儲存元件，每個儲存元件可以儲存0/1一個二進位制碼。一個儲存單元可以儲存一串二進位制程式碼，這串二進位制程式碼被稱為一個儲存字，儲存字的位數(二進位制程式碼的位數)則是儲存字長。

我們可以把儲存體看作一棟大樓，那麼儲存單元就可以看作很多房間，儲存元件則是每個房間中的床位，儲存元件裡所儲存的二進位制碼則又可以表示這個床位是否有人。

而MAR(儲存器地址暫存器)用來存放想要訪問的儲存單元的地址，也反映儲存單元的個數，MDR(儲存器資料暫存器)用來存放即將取出的程式碼或存入的程式碼，反映儲存字長。

運算器的基本組成如上圖所示

控制器的基本組成如上圖所示，控制器是計算機的神經中樞，由它指揮各部件自動、協調的工作。完成一條指令，基本要經過三個過程：取指過程、分析過程、執行過程；也就是常說的完成一條指令操作的取指、分析、執行三個階段。

控制器由PC、IR、CU三部件組成，PC存放即將執行指令的地址(每次執行完之後會自動計數加一，也就是下一條指令的地址)，IR存放即將執行的指令(可以理解為IR內容來自MDR，PC內容來自MAR),CU則是一個控制單元，先分析需要完成的操作，再控制所對應的物件進行操作。

1>取數指令

計算機硬體的主要技術指標

機器字長是CPU一次能處理資料的位數(與CPU中的暫存器位數有關)

儲存容量分為主存容量和輔存容量(這裡主要講解主存容量)。

主存容量指主存中存放二進位制數的總位數，其儲存容量=儲存單元個數x儲存字長。(儲存字長是由MDR的位數決定，儲存單元個數由MAR的位數決定。)在現代計算機中常以位元組數來描述容量的大小(因為一個位元組已經被定義為8位二進位制程式碼，所以用位元組數就可以反映主存容量)。

例如：MAR位數為10，MDR位數為8，那麼總共的容量就應該是1K x 8位；其中儲存單元個數是2的10次方，儲存字長是8。

輔存容量通常也用位元組數表示。

運算速度可以從以下幾個因素去衡量

通過主頻去考慮運算速度時，實際上是考慮它的機器週期，一個機器週期一共有四個時鐘週期，時鐘週期的倒數就是主頻。我們把執行一條指令所需要的時間叫做指令週期，執行一條指令需要劃分為若干個階段，而執行每個階段所需要的時間則是機器週期。

總的來說：一個指令週期包含若干個機器週期，一個機器週期則包含四個時鐘週期，時鐘週期的倒數就是主頻。

(PS：有無在學計算機組成原理的大佬，帶帶孩子吧，球球了)