[计算机组成原理]1-2计算机硬件介绍、运算器、控制器、存储器详解

各硬件详解

通过对冯诺依曼结构的介绍，我们初步了解了组成计算机的各个硬件，接下来对其进行详细介绍。

输入、输出设备就不再介绍。

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存储器

先来看结构图：

存储体顾名思义就是存放数据、指令等，也就时一块儿存储空间。

MAR：存储地址寄存器

MDR：存储数据寄存器

我们拆开来看，寄存就是暂时存放，器就是器具。类似于菜鸟驿站，就是在那里中转一下。

接着我们来看地址和数据，数据就存放在计算机中总得有个明确的位置吧，这个位置就是地址。就像你无论在哪里上学，总得有个位置。

假设地址是我们的取件码，数据是我们的快递。存储器可以形象的类比记忆：

你到菜鸟驿站告诉取货员（MAR）你的取件码（地址），取货员去货架（储存体）找到快递（数据），放在柜台（MDR）上，然后你从柜台拿走。

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运算器

累加器（ACC）：用来存放操作数，或者运算结果。

算数逻辑单元（ALU）：实现算数运算、逻辑运算。

通用操作数寄存器（X）：用来存放操作数。

乘商寄存器（MQ）：在乘、除运算中运来存放操作数或操作结果。

假设现在计算2+3+4，那么首先将2放在ACC中，将3取来放在X中，通过ALU计算得5放在ACC中，取来4放在X中，再利用ALU计算得9放在ACC中，然后调取ACC中的结果放在存储单元中。

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控制器

控制单元（CU）：分析指令，给出控制信号。

指令寄存器（IR）：存放当前执行的指令。

程序计数器（PC）：存放下一条指令，有自动+1功能.

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计算机工作流程可以更好的理解各个部件的作用，可以参考具体计算机工作流程的例子。

这里我们只列出第一条指令的过程，旨在说明各个硬件的功能，后续的不再赘述。

1. 开始PC=0，PC对MAR说我要取地址号是0的数据。
2. MAR收到请求后查找储存体。
3. 找储存体中地址是0的数据放到MDR暂时存放。
4. MDR将数据传输给IR。
5. IR将数据传给CU。
6. CU分析发现是取数a放到ACC中的指令，控制IR向MAR说明地址码”0000000101“，也就是对MAR说我要取地址号是5的数据。
7. MAR收到请求后查找储存体。
8. 找储存体中地址是5的数据放到MDR暂时存放。
9. MDR将数据传输给ACC。

分析该过程，可以对各个硬件的功能理解更深。
（详细过程可参考B站王道考研-计算机组成原理-P5-20：00）