浅谈计算机组成(冯诺依曼体系)

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冯诺依曼体系

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CPU中央处理器：进行算术运算和逻辑判断
存储器：分为外存和内存，用于存储数据(以二进制形式存储)
输入设备：用户给计算机发号施令的设备
输出设备：计算机给用户汇报结果的设备
存储空间：外存>内存>CPU寄存器；访问速度：CPU>内存>外存

存储器

内存和外存的区别：
1.访问速度：内存块，外存慢
2.存储空间：内存小，外存大
3.成本：内存高，外存低
4.持久化存储：内存随电源关闭数据丢失，外存持久存储数据

CPU

电子开关
电子开关是组成CPU的最小原件，它可以通过电磁效应来完成电路的开关和闭合。通过电子开关，我们可以实现1位bit(0、1)的逻辑运算
门电路
通过电子开关之间的组合，我们可以得到以下门电路：
1. 非门：
2. 与门：
3. 或门：
  .
4. 异或门：
算术逻辑单元ALU(Arithmetic & Logic Unit)
ALU(运算器)是计算机中进行算数，逻辑运算的核心部件。通过逻辑门之间的组合构成ALU。
AU(算术单元),负责计算机里的所有计算操作，如四则运算等。计算机中主要实现的是加法器，而四则运算中的其他运算则通过加法器进行转换。加法器又分为半加器和全加器两种形式。
1. 半加器：只考虑当前位上的运算，不考虑低位的进位造成的影响
1. 全加器：不仅仅考虑当前位上的运算，还要考虑低位的进位造成的影响
  对于1个8bit的加法器而言，其最低位由半加器构成，其他的高位则由加法器构成(其他形式的加法器类似)。
寄存器
CPU中除了ALU之外，还需要一个元件用以存储待处理的数据，这个元件就是寄存器(Register)。

内存的构建要这个复杂，但基本原理一致，**如此构建的内存也称为RAM(**Random Access Memory)。
控制单元CU(Control Unit)
现在我们已经介绍了CPU中的运算器和存储器了，当然还需要这么一个**"指挥官"用来命令二者的运转。它就是控制单元CU**。
指令(Instruction)
指令就是指导CPU工作的命令，主要由操作码和被操作数组成。其中操作码主要用来表示要执行什么动作，被操作数是本条指令所要处理的数据，可能是内存地址或者寄存器编号等。
指令本身也是一串数字，以二进制的形式存储在内存中的某一个区域。
CPU的工作流程
到现在为止，我们关于CPU中的核心部件都已经介绍完，现在CPU已经可以开始进行工作了。
首先控制元件CU根据PC中的值将指令数据存放入IR中，CU对IR中的指令进行解析并进行查表，如查表得出要执行LOAD_A操作，就从RAM的指定地址中将数据加载到A寄存器中，当解析出要执行ADD操作时，CU命令ALU进行运算并将结果存入到第二个寄存器中。CU、Register和ALU之间相互协作进而完成对数据的处理。