1-4 電腦結構的簡化模型

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一、電腦結構的簡化模型（模型機）

　　1.模型機包含了CPU和儲存空間兩大部分，中間通過系統匯流排相連

　　2.系統匯流排又被細化為控制匯流排、地址匯流排和資料匯流排三個部分

　　3.CPU和儲存空間（記憶體，不是硬碟）內部各有自己相應的結構

 

二、先來看儲存空間（即記憶體）

　　1.儲存單元的位寬由設計電腦時對儲存空間的編址方法確定。

　　　如果儲存空間按位元組編址，則每個儲存單元可以存放8位位元

　　2.儲存單元的地址是唯一的，不同儲存單元的地址互不相同，

　　　CPU若要想訪問某個儲存單元，必須要通過地址匯流排給出相應的地址

　　3.若地址匯流排的寬度為n，則CPU能管理的儲存單元最多為2^n個，

　　　如n=32, 即能訪問2^nB = 4G

　　4.儲存空間中含有MAR：

　　　　<1>MAR，Memory Address Register，記憶體位址寄存器，用於存放CPU正在讀或寫的儲存單元的地址（存的是地址）

　　5.CPU要讀寫的資料會通過資料匯流排傳送，資料匯流排的寬度一般為儲存單元位寬的整數倍

　　6.對應的資料會存在MDR中：

　　　　MDR：Memory Data Register，用於存放CPU正在讀出或寫入儲存單元的資料（存的是資料）

　　7.最後，控制匯流排與儲存空間當中的控制邏輯相連，用於接收來自CPU的讀寫訊號或者向CPU反饋傳輸已完成的訊號

　　8.百度：電腦中的主存資料寄存器（MDR）與主存地址寄存器（MAR）協助完成CPU和主儲存空間之間的通訊，

　　　　　　MAR用來儲存資料被傳輸到的地址或者資料來源的地址。

　　　　　　MDR則儲存要被寫入的某個地址單元的資料或者從某個地址單元讀出來的資料

　　9.以下是電腦群組成原理-唐朔飛-第二版中對MAR和MDR的解釋：

　　　　　　為了能實現按地址訪問的方式，主存中還必須配置兩個寄存器MAR和MDR，

　　　　　　MAR是儲存地址寄存器，用來存放欲訪問的儲存單元的地址，其位元對應儲存單元的個數，

　　　　　　（如MAR為10為，則有2^10=1024個儲存單元，記為1K）。

　　　　　　MDR是儲存資料寄存器，用來存放儲存體某單元取出來的代碼或者準備送往某儲存單元存入的代碼，

　　　　　　其位元與儲存字長相等。

　　　　　　當然，要想完整地完成一個取或存的操作，CPU還得給主存加以各種控制訊號，如讀命令，寫命令，和地址解碼驅動訊號等。

　　　　　　隨著硬體技術的發展，主存都製成大規模整合電路的晶片，而將MAR和MDR整合在CPU晶片中

 

三、再來看模型機的CPU之控制器

　　1.控制器用於控制電腦各個組件完成取指令，分析指令和執行指令等功能，主要組成部分如下：

　　　　<1>指令寄存器，IR，Instruction Register

　　　　　　用於存放正在執行或即將執行的指令，這個指令是從儲存空間中取來的，暫時存放在這個寄存器裡頭

　　　　<2>程式計數器，PC，Program Counter

　　　　　　存放“下一條指令的儲存單元的地址”，具有自動增量計數的功能

　　　　<3>儲存空間地址寄存器，MAR，Memory Address

　　　　　　MAR在訪存時用於存放儲存單元的地址

　　　　<4>儲存空間資料寄存器，MDR，Memory Data Address

　　　　　　MDR在訪存時用於存放對儲存單元讀/寫的資料

　　　　<5>指令解碼組件

　　　　　　對IR中的指令進行解碼，以確定IR中存放的是哪條指令

　　　　<6>控制電路

　　　　　　確定指令後，控制電路產生控制訊號，在時序脈衝的同步下控制各個組件的動作

 

四、模型機的CPU之運算器

　　　　未完待續...

　　　　　　

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