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先上張圖，對(duì)計(jì)算機(jī)的軟硬件組成有個(gè)大體的認(rèn)識(shí)，接下來(lái)就是掰開(kāi)揉碎這張大圖ψ(｀?′)ψ，本文絕大多數(shù)圖片均為手繪

分層結(jié)構(gòu)

其中操作系統(tǒng)的重要性不言而喻，也就是虛擬機(jī)M2。對(duì)于大工作量的處理，電腦會(huì)經(jīng)常死機(jī)，這是因?yàn)橛行┱Z(yǔ)言程序已經(jīng)被系統(tǒng)保存，在執(zhí)行新的工作的時(shí)候會(huì)重新調(diào)用這些語(yǔ)言程序，由于程序相同，原本儲(chǔ)存在系統(tǒng)中的程序會(huì)被新程序覆蓋，而這樣的操作，數(shù)量級(jí)一上來(lái)計(jì)算機(jī)死機(jī)就是避免不了的了，M2的作用就是代替開(kāi)發(fā)者協(xié)調(diào)與管理底層的調(diào)用，預(yù)防死機(jī)的狀況。

軟件系統(tǒng)
1.計(jì)算機(jī)軟件分類
①系統(tǒng)軟件：管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使系統(tǒng)資源得到合理運(yùn)用。主要有OS,DBMS等。比較大眾的是巨硬windows、MacOS、Android，還有開(kāi)發(fā)者專用的Linux。
②應(yīng)用軟件：通過(guò)系統(tǒng)軟件提供的接口，完成用戶指定的任務(wù)。常用的有QQ,Alipay,WeChat……
2.計(jì)算機(jī)工作過(guò)程
1）將數(shù)據(jù)與程序裝入主存
2）將 源程序 轉(zhuǎn)換為 可執(zhí)行文件
3）從 可執(zhí)行文件 的首地址開(kāi)始逐條執(zhí)行指令

 執(zhí)行指令過(guò)程就請(qǐng)各位跳到控制器的介紹部分進(jìn)行詳細(xì)了解

硬件系統(tǒng)

此主機(jī)非彼

，我們常用的臺(tái)式電腦主機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，組成以及性能上已經(jīng)非常成熟（風(fēng)扇，水冷，硬盤(pán)……），而上圖中說(shuō)到的主機(jī)是在概念上對(duì)其進(jìn)行的定義，下圖是對(duì)主機(jī)的一個(gè)拆分概念圖跨過(guò)早期的 馮機(jī) 設(shè)計(jì)，來(lái)到最新的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)理念，但是思想不變。

以下都是用白話解說(shuō)，要背準(zhǔn)確概念切勿模仿

I/O設(shè)備

輸入設(shè)備：將程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。也就是能把我們平時(shí)能夠操作的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，常見(jiàn)的有：鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、觸摸屏……
輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果以規(guī)定的形式輸出。
其中類似于多功能打印機(jī)的設(shè)備既能輸入也能輸出。
輔存的話就是能輔助主存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備，常見(jiàn)的有：U盤(pán)，機(jī)械/固態(tài)硬盤(pán)以及近幾年的高內(nèi)存移動(dòng)硬盤(pán)etc.

控制器
作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的主腦，能夠基于每個(gè)部件的實(shí)際需求來(lái)下達(dá)相關(guān)指令，信息的傳播與接收都是雙向的。

上圖談到了很多次指令一詞，顧名思義就是計(jì)算機(jī)下達(dá)的命令，由操作碼和地址碼兩部分拼接組成

操作碼：決定操作的序列
地址碼：表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的位置

指令執(zhí)行過(guò)程：
1）取指令：PC→MAR→M→MDR→IR
程序中第一條指令的地址位于PC中，從PC取出第一條指令到IR，將PC的內(nèi)容送到MAR，MAR中的內(nèi)容直接送地址線，同時(shí)控制器將讀信號(hào)送讀/寫(xiě)信號(hào)線，主存根據(jù)地址線上的地址和讀信號(hào)，從指定存儲(chǔ)單元讀出指令，送到數(shù)據(jù)線上，MDR從數(shù)據(jù)線接收指令信息，并傳送到IR。
2）分析指令：OP(IR)→CU
指令譯碼并送出控制信號(hào)。控制器根據(jù)IR中指令的操作碼，生成相應(yīng)的控制信號(hào)，送到不同的執(zhí)行部件，這里IR是取數(shù)指令，因此讀控制信號(hào)被送到總線的控制線上。
3）執(zhí)行指令：Ad(IR)→MAR→M→MDR→ACC
取數(shù)操作。將IR中指令的地址碼送到MAR，MAR中的內(nèi)容送地址線，同時(shí)控制器將讀信號(hào)送讀/寫(xiě)信號(hào)線，從主存指定存儲(chǔ)單元讀出操作數(shù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)線送至MDR，再傳送到ACC。

注：
每次取指令結(jié)束，需要為取下一條指令做準(zhǔn)備，形成下一條指令地址：(PC)+1→PC

(PC),(MDR)…… 括號(hào)表示括號(hào)中位置存放的內(nèi)容（括號(hào)最好不要省略）
OP(IP) （IP）表示從指令寄存器中取數(shù)送到CU，OP表示取指令的前邊操作碼部分
Ad(IP) （IP）表示從指令寄存器中取數(shù)送到MAR用以取操作數(shù)，Ad表示取指令的后邊地址碼部分
指令其本質(zhì)上是一串01代碼（二進(jìn)制碼），和數(shù)據(jù)以同等地位儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，一般情況下是按照順序存放并順序執(zhí)行，但在特殊條件下可根據(jù)設(shè)定改變執(zhí)行順序，并按照地址尋訪，

其中由控制器發(fā)出的控制信號(hào)可以：

控制修改PC以得到下一條指令的地址；
控制ALU執(zhí)行運(yùn)算的方式；
控制主存進(jìn)行讀操作 或是 寫(xiě)操作。
存儲(chǔ)器
近現(xiàn)代整個(gè)硬件系統(tǒng)的中心，通過(guò)控制器給予的指令，進(jìn)行批量存儲(chǔ)和釋放程序和數(shù)據(jù)，可存儲(chǔ)包括：
①輸入數(shù)據(jù)
②經(jīng)過(guò)運(yùn)算器運(yùn)算過(guò)后的中間數(shù)據(jù)
③最終運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)

存儲(chǔ)器分為兩部分：主存和輔存。其中主存就是我們常說(shuō)的內(nèi)存，CPU能直接訪問(wèn)；輔存，顧名思義是用來(lái)協(xié)助主存存儲(chǔ)額外程序和數(shù)據(jù)的，也可以被看作是I/O設(shè)備，只有將輔存的內(nèi)容調(diào)入主存才能夠被CPU訪問(wèn)，不能被直接訪問(wèn)。

主存：時(shí)序控制程序
按存儲(chǔ)單元的地址進(jìn)行存?。ò吹刂反嫒》绞剑渲写鎯?chǔ)體存放二進(jìn)制信息是按內(nèi)容訪問(wèn)的。

MAR：
用于尋址，其位數(shù)=存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)，與PC長(zhǎng)度相等。

eg：MAR是10位，則有210=1024個(gè)存儲(chǔ)單元，記1K

MDR：
位數(shù)與存儲(chǔ)字長(zhǎng)相等，一般是字節(jié)二次冪的整數(shù)倍。
存儲(chǔ)體的基本結(jié)構(gòu)：
由眾多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元包括若干存儲(chǔ)元件，每個(gè)元件存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制碼（0，1）。依次類推一個(gè)存儲(chǔ)單元就是一串二進(jìn)制碼，這串二進(jìn)制碼稱為存儲(chǔ)字，位數(shù)稱為存儲(chǔ)字長(zhǎng)（1B或是字節(jié)的偶數(shù)倍）

譯碼器：
這里推薦視頻講解

在概念上MAR,MDR是主存的一部分，但是在實(shí)際安裝中MAR,MDR，Cache（高速緩存）被安裝與CPU中，與主存三線連接：

其中CPU與主存之間有一條總線相連，總線中有地址、控制、數(shù)據(jù)3組信號(hào)線。MAR中的地址信息會(huì)直接送到地址線上，用于指向讀/寫(xiě)操作的主存存儲(chǔ)單元；控制線中有讀/寫(xiě)信號(hào)線，指出數(shù)據(jù)是從CPU寫(xiě)入主存還是從主存寫(xiě)入CPU。如果是讀操作，將MDR中的數(shù)據(jù)直接送到數(shù)據(jù)線上；如果是寫(xiě)操作，將數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)收到MDR中。

運(yùn)算器
通過(guò)控制器傳入的運(yùn)算方法，對(duì)存儲(chǔ)器傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算