计算机组成原理 (5)

机器指令的形式
  机器指令主要有两部分组成:操作码、地址码。地址码直接给出操作数和操作数的地址,分三地址指令、二地址指令和一地址指令,最后还有零地址指令,零地址指令在机器指令中没有地址码,用来进行空操作、停机操作、中断返回操作等。

计算机组成原理

机器指令的操作类型:

数据传输:在寄存器之间、寄存器与存储单元、存储单元之间传送;还可以进行数据独写、交换地址数据、清零置一等操作。

算术逻辑操作:操作数之间的加减乘除运算;操作数的与或非等逻辑运算

移位操作:数据左移(乘2)、数据右移(除2);完成数据在算术逻辑单元的必要操作。

控制指令:主要有等待指令、停机指令、空操作指令、中断指令等。

机器指令的寻址方式

指令寻址:顺序寻址;跳跃寻址

数据寻址:

立即寻址:指令直接获得操作数,无需访问存储器

直接寻址:直接给出操作数在主存中的地址,寻找操作数简单,无需计算数据地址

间接寻址:指令地址码给出的是操作数地址的地址,需要访问一次或多次主存来获取操作数

寻址方式 优点 缺点
立即寻址   速度块   地址码位数限制操作数表示范围  
直接寻址   寻找操作数简单   地址码位数限制操作数表示范围  
间接寻址   操作数寻址范围大   速度较慢  
计算机的控制器

控制器是协调和控制计算机运行的,计算机的控制器主要组成部分如下:

程序计数器:程序计数器用来存储下一条指令的地址;循环从程序计数器中拿出指令;当指令被拿出时,指向下一条指令

时序发生器:电气工程领域,用于发送时序脉冲;CPU根据不同的时序脉冲有节奏的进行工作

指令译码器:指令译码器是控制器主要部件之一,计算机指令由操作码和地址码组成,翻译操作码对应的操作以及控制传输地址码对应的数据

各种寄存器

指令寄存器:指令寄存器也是控制器的主要部件之一,从主存或高速缓存读取计算机指令

主存地址寄存器:保存当前CPU正要访问的内存单元的地址

主存数据寄存器:保存当前CPU正要读或写的内存数据

通用寄存器:用于暂时存放或传送数据和指令,可保存ALU的运算中间结果,容量比一般的专用寄存器要大

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计算机的运算器

运算器是用来进行数据加工运算的,主要组成部分如下:

数据缓冲器:分为输入缓冲和输出缓冲,输入缓冲暂时存放外设送过来的数据;输出缓冲暂时存放送往外设的数据

ALU:算术逻辑单元,是运算器的主要组成,常见的位运算(左右移、与或非等),算数运算(加减乘除等)

通用寄存器

状态字寄存器:存放运算状态(条件码、进位、溢出、结果正负等);存放运算控制信息(调试跟踪标记位、允许中断位等)

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计算篇 进制概述

  进制是一种计数方式,亦称为进位计数法或位值计数法,用有限种数字符号来表示无线的数值,使用的数字符号的数目称为这种进位制的基数或底数。例如n=10[0-9]称为十进制;还有例如玛雅文明的玛雅数字,因努伊特的因努伊特数字使用的就是二十进制;像时间、坐标、角度等量化数据使用的就是六十进制。但我们使用的计算机喜欢二进制,但是使用二进制表达太长了,使用大进制可以解决这个问题,计算机常用的大进制有八进制、十六进制。因为八进制和十六进制都满足2的n次方要求。例如1024分别使用二进制、八进制、十六进制表示为:1024 = 0b1000000000 = oO2000 = ox400

二进制的运算基础

1.整数十进制和二进制的互相转换
  (整数)十进制转换二进制:重复相除法。例子:十进制数101转为二进制:如下

重复除以2 得商 取余数
101/2   50   1  
50/2   25   0  
25/2   12   1  
12/2   6   0  
6/2   3   0  
3/2   1   1  
1/2   0   1  

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