【计算机系统基础读书笔记】1.1.2 冯诺依曼机基本结构

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1.1.2 冯诺依曼机基本结构

冯诺依曼机基本结构如图所示：

模型机中主要包括：

主存储器：用来存放指令和数据，简称主存或内存；
算数逻辑部件（Arithmetic Logic Unit，简称ALU）：用来进行算数逻辑运算的部件，在ALU操作控制信号ALUop的控制下，ALU可以对输入端A和B进行不同的运算，得到结果F；
控制部件（Control Unit，简称CU）：用于自动逐条读取指令并进行译码的部件，也称控制器；
I/O：用来和用户交互的输入设备和输出设备。

除了这些主要的部件，还有寄存器部件，为了临时存放从主存取来的数据或运算的结果，还需要若干通用寄存器（General Purpose Register），组成通用寄存器组（GPRs），ALU 两个输入端A和B的数据来自通用寄存器；

ALU运算的结果会产生标志信息，例如，结果是否为0（零标志ZF）、是否为负数（符号标志SF）鞥，这些标志信息需要记录在专门的标志寄存器中；

从主存读取来的指令需要临时保存在指令寄存器（Instruction Register，简称IR）中；
CPU为了自动按序读取主存中的指令，还需要有一个程序计数器（Program Counter，简称PC），在执行当前指令过程中，自动计算出下一条指令的地址并送到PC中保存；

通常把控制部件、运算部件和各类寄存器互联组成的电路称为中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU），简称处理器。

CPU需要从通用寄存器中取数据到ALU运算，或把ALU运算的结果保存到通用寄存器中，因此，需要给每个通用寄存器编号；

同样，主存中每个单元也需要编号，称为主存单元地址，简称主存地址。

通用寄存器和主存都属于存储部件，通常，计算机中的存储部件从0开始编号，例如，图1.1中4个通用寄存器编号分别为0~3，16个主存单元编号分别为0~14.
CPU为了从主存取指令和存取数据，需要通过传输介质与主存相连，通常把连接不同部件进行信息传输的介质称为总线，其中，包含了用于传输地址信息、数据信息和控制信息的地址线、数据线和控制线。CPU访问主存时，需先将主存地址、读/写命令分别送到总线的地址线、控制线，然后通过数据线发送或接受数据。CPU送到地址线的主存地址应先存放到主存地址寄存器（Memory Address Register，简称MAR）中，发送到或从数据线取来的信息存放在主存数据寄存器（Memory Data Register，简称MDR）中。