计算机组成原理：以取数指令为例

"以取数指令为例-计算机组成原理（第2版）第一章 计算机系统概论" 本文主要介绍的是计算机组成原理的相关知识，特别是以取数指令为例来阐述计算机执行指令的过程。这个过程是计算机系统运行的基础，涉及到了计算机硬件中的多个关键组成部分。 首先，计算机系统由硬件和软件两大部分构成。硬件包括计算机的实体，如主机、外设等，而软件则是按任务需要编制的信息，包括操作系统、应用程序等。在计算机系统中，硬件和软件相互配合，共同完成各种计算任务。 以取数指令为例，我们可以了解到计算机执行一条指令的典型步骤： 1. **程序计数器（PC）**：它保存了下一条要执行指令的地址。当执行完当前指令后，PC会自动加1，指向下一个位置。 2. **主存储器（主存）**：存储程序和数据的地方。取数指令的目标地址通常在主存中。 3. **存储器数据寄存器（MDR）**：用于临时存储从主存中读取的数据。 4. **存储器地址寄存器（MAR）**：存放要访问的主存地址。 5. **指令寄存器（IR）**：存放当前正在执行的指令。 6. **控制器（CU）**：解析指令，生成控制信号，协调整个计算机系统的操作。 7. **运算器（ALU）**：执行算术和逻辑运算。 8. **累加器（ACC）**和**乘商寄存器（MQ）**：这些是处理器中的通用寄存器，用于暂时存储运算结果。 取数指令的执行过程如下： 1. PC将下一条指令的地址送入MAR，然后发出读取指令，主存根据这个地址将数据读出并放入MDR。 2. MDR中的数据被传送到IR，此时IR中包含了取数指令。 3. 控制器解析IR中的指令，生成相应的控制信号，使得MDR中的数据被加载到需要的寄存器或ALU。 4. 如果数据需要进行运算，ALU会进行相应的操作，结果可能存储在ACC或MQ中。 5. 执行完取数操作后，PC更新，准备执行下一条指令。 该课件基于《计算机组成原理》第二版，由唐朔飞编著，高等教育出版社出版。课件设计考虑了教学需求，提供章目录和节目录，方便学生按照自己的进度学习，同时包含动画演示，帮助理解复杂的电路工作原理和设计思路。 课件内容涵盖了计算机系统概论、计算机发展及应用、系统总线、存储器、输入输出系统、运算方法、指令系统、CPU结构和功能、控制单元的功能及设计等多个章节，旨在帮助读者深入理解计算机硬件的工作原理。