計算機的工作原理是什麼計算機的工作原理是什麼?

2021-05-12 20:21:18 字數 6665 閱讀 3580

1樓:匿名使用者

【接上】

3) 字形碼

漢字字形碼是表示漢字字形的字模資料,通常用點陣、向量函式等方式表示。用點陣表示字形時,漢字字形碼指的就是這個漢字字形點陣的**。字形碼也稱字模碼,是用點陣表示的漢字字形碼,它是漢字的輸出方式。

根據輸出漢字的要求不同,點陣的多少也不同。簡易型漢字為16×16點陣,高精度型漢字為24×24點陣、32×32點陣、48×48點陣等等。

(二) **處理機(cpu)

1.cpu的組成

前面已經提到,cpu主要由運算器、控制器組成。

1) 運算器

運算器是對資料進行加工處理的部件,它主要完成算術運算和邏輯運算,完成對資料的加工與處理。不同的計算機,運算器的結構也不同,但最基本的結構都是由算術/邏輯運算單元(alu)、累加器(acc)、暫存器組、多路轉換器和資料匯流排等邏輯部件組成的。

2) 控制器

計算機能執行的基本操作叫做指令,一臺計算機的所有指令組成指令系統。指令由操作碼和地址碼兩部分組成,操作碼指明操作的型別,地址碼則指明運算元及運算結果存放的地址。

控制器的主要功能是從記憶體中取出指令,並指出下一條指令在記憶體中的位置,將取出指令經指令暫存器送往指令譯碼器,經過對指令的分析發出相應的控制和定時資訊,控制和協調計算機的各個部件有條不紊的工作,以完成指令所規定的操作。

控制器是由程式計數器(簡稱pc)、指令暫存器、指令譯碼器、狀態條件暫存器、時序產生器、微操作訊號發生器組成

(1) 程式計數器。當程式順序執行時,每取出一條指令,pc內容自動增加一個值,指向下一條要取的指令。當程式出現轉移時,則將轉移地址送入pc,然後由pc指向新的程式地址。

(2) 指令暫存器(ir)。用於存放當前要執行的指令。

(3) 指令譯碼器(id)。用於對現行指令進行分析,確定指令型別、指令所要完成的操作以及定址方式。

(4) 時序產生器。用於產生時序脈衝和節拍電位去控制計算機有序的工作。

(5) 狀態/條件暫存器。用於儲存指令執行完成後產生的條件碼。例如,運算是否有溢位,結果為正還是為負,是否有進位等。此外,狀態/條件暫存器還儲存中斷和系統工作狀態等資訊。

(6) 微操作訊號發生器。把指令提供的操作訊號、時序產生器提供的時序訊號以及由控制功能部件反饋的狀態訊號等綜合成特定的操作序列,從而完成取指令的執行控制。

控制器一般由指令暫存器(ir)、程式計數器(pc)、時序部件、微操作形成部件和程式狀態字暫存器(psw)構成。控制器的作用是控制整個計算機的各個部件有條不紊地工作,它的基本功能就是從記憶體取指令和執行指令。

執行指令有取指令、指令譯碼、按指令操作碼執行、形成下一條指令地址四個步驟。

2.cpu的功能

cpu的基本功能如下。

(1) 程式控制。cpu通過執行指令來控制程式的執行順序,這是cpu的重要職能。

(2) 操作控制。一條指令功能的實現需要若干操作訊號來完成,cpu產生每條指令的操作訊號並將操作訊號送往不同的部件,控制相應的部件按指令的功能要求進行操作。

(3) 時間控制。cpu對各種操作進行時間上的控制,這就是時間控制。cpu對每條指令整個的執行時間要進行嚴格控制。

同時。指令執行過程中的操作訊號的出現時間、持續時間及出現的時間順序都需進行嚴格控制。

(4) 資料處理。cpu對資料以算術運算及邏輯運算等方式進行加工處理,資料加工處理的結果為人們所利用。所以,對資料的加工處理是cpu最根本的任務。

必須指出,在計算機系統中,硬體和軟體之間並沒有一條明確的分界線。一般 來說,任何一個由軟體完成的操作也可以直接由硬體來實現,而任何一個由硬體所執行 的指令也能夠用軟體來完成。軟體和硬體之間的界線是經常變化的。

今天的軟體可能就是明天的硬體,反之亦然。

【未完】

2樓:匿名使用者

【接上】

計算機硬體系統組成

從功能上來看,計算機的硬體系統由運算器、 控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置組成,五大部分由匯流排連線。 控制器和運算器合在一起被 稱為**處理器cpu(central processing unit)。

計算機基本工作原理馮

3樓:匿名使用者

計算機系統概述

計算機系統包括硬體系統和軟體系統兩大部分。計算機通過執行程式而 執行,計算 機工作時軟硬體協同工作,二者缺一不可。

硬體(hardware)是構成計算機的物理裝置,是看得見、摸得著的一些實實在在的 有形實體。一個計算機硬體系統,從功能級角度而言包五大功能部件:運算 器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置。

硬體是計算機能夠執行的物質基礎,計算機的效能,如運算速度、儲存容量、計算 精度、可靠性等,很大程度上取決於硬體的配置。只有硬體而沒有任何軟體支援的計算機稱為裸機。在裸機上只能執行機器語言程 序,使用很不方便,效率也低。

軟體(software)是指使計算機執行需要的程式、資料和有關的技術文件資料。軟 件是計算機的靈魂,是發揮計算機功能的關鍵。有了軟體,人們可以不必過多地去了解 機器本身的結構與原理,可以方便靈活地使用計算機。

軟體遮蔽了下層的具體計算機硬體,形成一臺抽象的邏輯計算機(也稱虛擬機器),它在使用者和計算機(硬體)之間架起了橋樑。

軟體通常分為系統軟體和應用軟體兩大類。系統軟體是計算機製造者提供的使用和 管理計算機的軟體,它包括作業系統、語言處理系統、常用服務程式等。應用軟體是計 算機使用者用計算機及其提供的各種系統軟體開發的解決各種實際問題的軟體。

一、要求掌握的知識要點

(1) 掌握十進位制數、二進位制數、十六進位制數、八進位制數以及它們之間的相互轉換方法。

(2) 掌握二進位制數的算術運算及邏輯運算的法則,資料在計算機中的表示方法。

(3) 掌握bcd碼、ascii碼及漢字編碼的概念。

(4) 熟悉**處理單元cpu的組成及內部主要部件的功能。

二、知識點概述

(一) 計算機中資料的表示

計算機最主要的功能是處理資訊,如處理數值、文字、聲音、圖形和影象等。在計算機內部,各種資訊都必須經過數字化編碼後才能被傳送、儲存和處理,因此,掌握資訊編碼的概念與處理技術是至關重要的。所謂編碼,就是採用少量的基本符號,選用一定的組合原則,以表示大量複雜、多樣的資訊。

基本符號的種類和這些符號的組合規則是一切資訊編碼的兩大要素。例如,用10個阿拉伯數碼錶示數字,用26個英文字母表示英文詞彙等,都是編碼的典型例子。

1.進位計數制

在採用進位計數的數字系統中,如果只用r個基本符號(例如,o,1,2,…,r一1)表示數值,則稱其為基r數制(radix-r number system),r稱為該數制的基(radix)。對於不同的數制,它們的共同特點是:

4樓:匿名使用者

指令 指令是用來規定計算機執行的操作和操作物件所在儲存位置的一個二進位制位串。

指令的格式

一條指令由操作碼和地址碼兩部分組成。 例如二地址指令格式如下: 操作碼 地址碼1 地址碼2 操作碼:

用來指出計算機應執行何種操作的一個二進位制**。 具體說明指令的性質或功能,每條指令只有一個操作碼 。 例如,加法、減法、乘法、除法、取數、存數等各種基本操作均有各自相應的操作碼。

地址碼: 指出該指令所操作(處理)的物件(稱為運算元)所在儲存單元的地址。 包括著運算元的**,結果的去向或下一條指令的地址等資訊,不同指令中地址碼的個數可以不一樣。

指令系統

定義 一臺計算機所能識別並執行的全部指令的集合,稱為該臺計算機的指令系統。指令系統中有數以百計的不同指令。

指令的分類:

1,資料傳送指令:用於把儲存器或暫存器中的某個運算元複製到指定的儲存單元或暫存器中去。

例如: mov cl,05h

解釋:將05h儲存到暫存器cl中

2,算術運算指令:用於完成兩個運算元的加、減、乘、除等各種算術運算。

例如: cx=0029h,si=04edh,執行指令add si,cx之後

將暫存器si中儲存的數04edh和暫存器cx中儲存的數0029h相加,

並把結果存在暫存器si中

驗算過程如下:

0029h

+ 04edh

0516h

結果si=0516h

3,邏輯運算指令:用於完成兩個運算元的邏輯加、邏輯乘、按位加等各種邏輯運算。

例如:按位求反指令

bl=fbh,執行指令not bl後,

bl=(11111011)2

取反後bl=(00000100)2=04h

4,移位運算指令:用於完成指定運算元的各種型別的移位操作。

5,位與位串操作:計算機中越來越重視非數值資料的操作,包括位與位串的裝入、儲存、傳送比較、重複執行等,也可包括位串的插入、型存取。

6,控制與轉移指令:通常程式中的指令多數是依次序一條條的順序執行,但根據指令執行的結果,也可以跳到其他指令或其他程式段去執行。具有這種功能的就是各種型別的轉移指令。

7,輸入/輸出指令:在微機中,往往把輸入/輸出裝置中與主機可交換資料的暫存器稱為i/o埠。同時,把各個i/o埠統一編址。

使用輸入/輸出指令,就可以去存取各種外部裝置的i/o埠,實現資料的輸入/輸出。

8,其它指令:包括各種處理器控制指令,它們往往由作業系統專用。

相容性問題

每種cpu都有自己獨特的指令系統,用某一類計算機的機器語言編制的程式難以在其他各類計算機上執行,這個問題稱之為指令不相容。 向下相容: 如586機器語言向下相容486機器語言程式。

指令精簡問題 精簡指令系統計算機risc。

5樓:匿名使用者

【接上】

規則 逢二進一 逢八進一 逢十進一 逢十六進一

基數 r = 2 r = 8 r = 10 r = 16

數符 o,1 o,1,2,…,7 o,1,2,…,9 o,l,2,…,9,a,b,…,f

權 2i 8i 10i 16i

形式表示 b o d h

2.算術邏輯運算

(1) 二進位制加法。二進位制加法與十進位制加法相類似,所不同的是,二進位制加法的規則是「逢二進一」,即

o + 0 = 0 1 + 0 = 1 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 (有進位)

(2) 二進位制減法。在二進位制減法中,當不夠減時需要借位,高位的1等於下一位的2,即「借一當二」,其運演算法則如下:

0 - 0 = 0 1 - 0 = 1 1 - 1 = 0 0 - 1 = 1 (有借位)

(3) 二進位制乘法。二進位制乘法與十進位制乘法是一樣的,但因為二進位制數只由0和1構成,因此,二進位制乘法更簡單,其運演算法則如下:

o×o = o 1×o = 0 o × 1 = 0 1 × 1 = 1

(4) 二進位制除法。二進位制除法是二進位制乘法的逆運算,其運算方法與十進位制除法是一樣的。

(5) 二進位制與運算又稱邏輯乘,其運演算法則如下:

o∧0 = o o∧1 = 0 1∧ o = 0 1∧1 = 1

(6) 二進位制或又稱邏輯加,其運演算法則如下:

0∨o = 0 0∨1 = 1 1∨0 = 1 1∨1 = 1

(7) 二進位制異或的運演算法則如下:

o o = 0 0 1 = 1 1 0 = 1 1 1 = 0

3.機器數和碼制

各種資料在計算機中表示的形式稱為機器數,其特點是數的符號用o、1表示,如「0」表示正號,「1」表示負號,小數點則隱含表示而不佔位置。機器數對應的實際數值稱為該數的真值。

機器數有無符號數和帶符號數兩種。無符號數表示正數,在機器數中沒有符號位。對於無符號數,若約定小數點的位置在機器數的最低位之後,則是純整數;若約定小數點的位置在機器數的最高位之前,則是純小數。

對於帶符號數,機器數的最高位是表示正、負的符號位,其餘二進位制位表示數值。若約定小數點的位置在機器數的最低數值位之後,則是純整數;若約定小數點的位置在機器數的最高數值位之前(符號位之後),則是純小數。

為了便於運算,帶符號的機器數可採用原碼、反碼和補碼等不同的編碼方法,機器數的這些編碼方法稱為碼制。

4.漢字編碼

漢字處理包括漢字的編碼輸入、漢字的儲存和漢字的輸出等環節。也就是說計算機處理漢字,首先必須先將漢字**化,即對漢字進行編碼。

1) 輸入碼

(1) 數字編碼。數字編碼就是用數字串代表一個漢字的輸入,常用的是國標區位碼。國際區位碼將國家標準局公佈的6763個兩級漢字分成94個區,每個區94位,實際上是把漢字表示成二維陣列,區位和位碼各兩位十進位制數字,因此,輸入一個漢字需要按鍵四次。

例如,「中」字位於第54區48位,區位碼為5448:

(2) 拼音碼。拼音碼是以漢語讀音為基礎的輸入方法。由於漢字同音字太多,輸入重位元速率很高,因此,按拼音輸入後還必須進行同音字選擇,影響了輸入速度。

(3) 字形編碼。字形編碼是以漢字的形狀確定的編碼。漢字總數雖多,但都是由一筆一劃組成,全部漢字的部件和筆劃是有限的,因此,把漢字的筆劃部件用字母或數字進行編碼,按筆劃書寫的順序依次輸入,就能表示一個漢字。

五筆字形、表形碼等便是這種編碼法。五筆字形編碼是最有影響的編碼方法。

2) 內部碼

漢字內部碼(簡稱漢字內碼)是漢字在裝置或資訊處理系統內部最基本的表達形式,是在裝置和資訊處理系統內部儲存、處理、傳輸漢字用的**。在西文計算機中,沒有交換碼和內碼之分。漢字數量多。

用一個位元組無法區分,採用國家標準局gb2312-80中規定的漢字國標碼,兩個位元組存放一個漢字的內碼,每個位元組的最高位置「1」,作為漢字機內碼。由於兩個位元組各用7位,因此可表示16 384個可區別的機內碼。以漢字「大」為例,國標碼為3473h,兩個位元組的高位置「1」,得到的機內碼為b4f3h。

為了統一地表示世界各國的文字,2023年國際標準化組織公佈了「通用多八位編碼字符集」的國際標準iso/iec 10646,簡稱ucs(universal code set)。ucs包含了中、日、韓等國的文字,這一標準為包括漢字在內的各種正在使用的文字規定了統一的編碼方案。

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