计算机组成详解（运算器、控制器、存储器、I/O部件）

1 概述

1.1 计算机组成图

2 三大部件

2.1 中央处理器 CPU

运算器 ALU

• 运算器 ALU：Arithmetic Logic Unit，算数逻辑单元
• 功能：负责 算数运算（加、减、乘、除） 和 逻辑运算（与、或、非等）
• 主要有以下部件组成

中文名	英文名	功能
累加寄存器 AC	ACcumulator	暂时存放运算的结果，至少有 1 个
数据缓冲寄存器 DR	Data Register	暂时存放由内存储器读出的一条指令或一个数据字
状态条件寄存器 PSW	Program Status Word	各种状态码，如：C=进位，V=溢出，Z=零，N=负，I=中断，D=方向
多路转换器		对送入加法器的数据进行选择和控制的电路

控制器 CU

• 控制器 CU：Controller Unit
• 发布命令（指令）的 “决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作
• 主要有以下两种分类

常见种类	描述
组合逻辑控制器	由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成
微程序控制器	一条计算机指令包含若干个微指令字（控制字）

• 计算机指令集分类

计算机指令集	描述
RISC	精简 指令集计算机，Reduced Instruction Set Computer
CISC	复杂 指令集计算机，Complex Instruction Set Computer

• 主要有以下部件组成

中文名	英文名	功能
程序计数器 PC	Program Counter	存放下一条 指令 的地址
指令寄存器 IR	Instruction Register	临时放置从内存里面取得的程序指令的寄存器
指令译码器 ID	Instruction Decoder	分析指令中的 操作码
地址寄存器 AR	Address Register	保存当前 CPU 所访问的内存单元的地址
时序部件		控制各部件之间有序协调

2.2 内存储器

• 存储器分为：内存储器（内存） 和 外存储器（如：U盘，移动硬盘）
• 内存储器分为以下几类

中文名	英文名	功能
随机存储器 RAM	Random Access Memory	掉电丢失
只读存储器 ROM	Read-Only Memory	掉电不丢失
缓存	CACHE	存放 CPU 经常读取的数据，读写速度最快

2.3 输入输出设备

源头	目标	常见设备
输入设备	内存	鼠标、键盘、摄像头、扫描仪等
内存	输出设备	显示器、打印机、投影仪等

3 扩展

3.1 计算机系统结构图