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计算机的组成及结构

1.2.2计算机的基本结构

计算机是由大量数字电路组成并融合数学、逻辑学、控制技术的高科技品。

从最初的计算机发展到今天的微型计算机，其基本工作原理相同，但机器结构却发

生了深刻的变化。

1.计算机的基本组成

计算机由五个基本部分组成，如图1T3所示，它们分别是运算器、控制器、存

储器、输入设备和输出没备，并采用“存储程序”原理工作。这是由美籍匈牙利数

学家冯・诺依曼于1946年提出的计算机基本理论。

图1T3计算机的基大组成

输入设备用于输入程序和需参加运算的数据，存储器用于存放所输入的程序和

数据，运算器用于执行程序设计的各种运算。控制器根据程序指令控制全机各个部

件协同工作，直至完成整个运算过程。输出设备用于输出程序的运算结果。

计算机运行的程序由指令组成，指令和数据都采用二进制的形式来表示。指令

是指定计算机进行某种运算或操作的命令。例如，机器码0406是一条加法指令，

这条指令的功能是把某一个数据加上数据06,这个功能是由这条指令的操作码04

所规定的。虽然对于这种格式的指令功能难以看懂，但它是计算机能直接认识和执

行的指令。

后来，为便于编程和阅读理解，出现了用符号语言来表示机器码指令。例如，

加法指令0406可表示为ADDX,06,即把某数据X加上数据06。这种符号语言就

是汇编语言。

计算机所有指令的集合称为操作系统。现在人们所用的各种高级语言或系统软

件，都是依据计算机的操作系统而开发出来。这些高级语言或系统软件的程序，最

终都必须编译为机器码程序才能被执行。

2.微型计算机的基本结构

在微型计算机中，运算器和控制器一起被集成到中央处理器CPU内部，以CPU

为中心的微型计算机的基本结构如图1T4所示。

中

央

处

理

器

存储器I/O接口、工＞外部设备

图174微型计算机的基本结构

微型计算机的基本结构由中央处理器、存储器、I/O接口电路及外部设备组成。

⑴中央处理器

中央处理器CPU内部包含运算器和控制器，因此它是全机的运算中心和控制中

心，所有的数据运算和处理都在CPU内进行，它的性能决定着计算机的主要性能。

CPU通过系统总线读写存储器和I/O接口。所谓系统总线，是指系统各部件之

间公用的一组信号线，它包含有地址总线、数据总线和控制总线。当执行一条指令

时，CPU输出的存储器地址或接口地址通过地址总线来传输，CPU发送或接收的数据

通过数据总线来传输，控制信号则通过控制总线进行传输。

⑵存储器

图中的存储器由半导体存储器芯片组成，是CPU能够直接寻址和访问的存储器,

称为计算机的内部存储器。内存用于存放当前运行或已启动的程序,为程序的运行

提供足够的存储空间。

按工作方式分，内部存储器分为读写存储器RAM(RandomAccessMemory)和

只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)oCPU对RAM存储器可读可写，但一旦断电,

其存放的内容即丢失。这种存储器由用户使用，但系统也要使用其中的一小部分。

CPU对ROM存储器只能读，断电后其存放的内容依然存在，用存放机器内部的系

统管理程序一基本输入输出系统BIOS(BasicInpt/OtptSystem)o通常，ROM

的容量很小，内存是指RAM存储器。

存储器内部包含有一个一