计算机硬件的基本组成有两种结构:
一、早起冯诺依曼机的结构
早期,冯诺依曼提出“存储程序”概念,该思想奠定了现代计算机的基本结构,以此概念为基础的各类计算机通称为冯诺依曼机
存储程序是指:将指令以二进制代码的形式事先输入到计算机的主存储器,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他的指令,直至程序执行结束。
计算步骤为:
首先,输入设备将要处理的信息数据转化为机械能够识别的的形式,然后将信息数据流向运算器,通过运算器的中转才会将信息数据流向存储器中保存,同时,控制器通过电信号协调其他部件的运行也会和存储器配合着工作解析其中存储的程序指令通过电信号发送该指令到各个部件,使该指令实现,例如:控制器在存储器中的数据流中读取到了加法的指令,随后便控制运算器进行加法运算。最后,运算器在进行相应的算术运算或逻辑运算后,将数据流流向输出设备将结果转化为人们熟悉的形式。
<----->控制线和反馈线
<——>数据线
冯诺依曼计算机的特点:
1、计算机由五大部分组成
2、指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访
3、指令和数据由二进制表示
4、指令由操作吗和地址码组成
5、存储程序
6、以运算器为中心(输入/输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成)
二、现代计算机的结构
随着微电子技术的进步,计算机处理的数据和信息量与日俱争,大量I/O设备的和CPU的速度差距悬殊,因此现代计算机发展为以存储器为中心,是I/O操作尽可能绕过CPU,直接在I/O设备和存储器之间完成,提高计算机的整体运行效率。
其中:现代计算机中将运算器和存储器放在一起,组成CPU(CPU = 运算器+存储器)。
而且现代计算机以存储器为中心,解放了运算器,提高了计算机的处理效率。
(现代计算机的机构)
目前巨大多数现代计算机仍遵循冯诺依曼的存储程序的设计思想。传统冯诺依曼计算机和现代计算机的结构虽然有所不同,但功能部件是一致的,它们的功能部件包括如下几种:
1、输入设备:主要功能是将程序和数据以机械所能识别和接受的信息形式输入计算机。最常见的设备是:键盘、鼠标、扫描仪等。
2、输出设备:主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其他系统所要求的的信息形式输出。最常见的设备是:显示器、打印机等。
3、存储器:是计算机的存储部件,用来存放数据和程序 。分为主存储器(简称:主存)和辅助存储器(简称:辅存)。
4、运算器:计算机的执行部件,用于进行算术运算和逻辑运算。
5、控制器:计算机的指挥中心,使各部件自动协调地进行工作。由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)和控制单元(CU)组成。