计算机硬件系统

计算机硬件系统的组成

• 中央处理器：计算机的核心部件，负责执行指令、处理数据和控制各种硬件设备。
  • 运算单元
  • 控制单元
• 主存储器：临时存储数据和指令，用于CPU执行过程中的读写操作。内存主要包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
• 外网设备
  • 输入设备：将外部数据转换为计算机能够识别的形式，并输入到计算机系统中。常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
  • 输出设备：将计算机处理后的数据以适合人类阅读或其他设备使用的形式输出。常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。
  • 存储设备：用于永久性地存储数据和程序。常见的存储设备包括硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘、U盘等。
  • 网络通信设备：负责计算机系统与其他设备或网络之间的数据传输。常见的通信设备包括网卡、路由器、调制解调器等。
• 总线

存储程序计算机

存储程序计算机在体系结构上主要的特点：

• 以运算单元为中心，控制流由指令流产生
• 采用存储程序原理，面向主存组织数据流
• 主存是按地址访问、线性编址的空间
• 指令由操作码和地址码组成
• 数据以二进制编码

当今计算机硬件的经典结构和主流组织方式

总线以及组成

• 总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是CPU、内存、输入输出设备传递信息的公用通道
• 计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。
• 按照所传输的信息种类，总线包括一组控制线、一组数据线和一组地址线

总线分为内部总线、系统总线、通信总线

• 内部总线：用于CPU芯片内部连接各元件
• 系统总线：用于连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件
• 通信总线：用于计算机系统之间通信

中央处理器

中央处理器是计算机的运算核心(Core)和控制单元(Control Unit)，主要包括：

• 运算逻辑部件：一个或多个运算器
• 寄存器部件：包括通用寄存器、控制与状态寄存器，以及高速缓冲寄存器(Cache)
• 控制部件：实现各个部件间联系的数据、控制以及状态的内部总线；负责对指令译码、发出为完成每条指令所要执行操作的控制信号、实现数据传输等功能的部件。

处理器与寄存器

• 运算单元
• 控制单元
• 内部总线
• PC/IR/Flag
• MAR/MDR
• 寄存器
• Cache
• IOAR/IODR

存储器的组织层次