冯诺依曼体系计算机体系结构和指令执行过程

冯诺依曼体系

冯诺依曼计算机体系结构的特点：

1.计算机由五大部件组成:存储器+运算器+控制器+输入设备+输出设备
2.指令和数据以同等地位存于存储器可按地址寻访
3.指令和数据用二进制表示
4.指令由操作码和地址码组成，操作码表示操作的性质，地址码表示操作数在存储器中的位置。
5.指令在存储器中按顺序存放。通常，指令是顺序执行的。在特殊情况下，可根据运算结果或指定的条件来改变运算顺序。
6.以CPU为核心，以存储器为中心。

五大部件

1. 存储体
   

存储体 -包含- 存储单元 -包含- 存储元件 (0/1)
可以想象成:大楼 -包含- 房间 -包含- 床位 (无人/有人)

存储单元: 存放一串二进制代码
存储字:存储单元中二进制代码的组合
存储字长:存储单元中二进制代码的位数
每个存储单元赋予一个地址号按地址寻访

MAR：存储器地址寄存器，反应了存储单元的个数。
MDR：存储器数据寄存器，反映存储字长。

设MAR=4位，MDR=8位，则存储单元个数16，存储字长8

2. 运算器

ACC：累加器
ALU:算术逻辑单元
MQ:乘商寄存器

	ACC	MQ	X
加法	存放被加数与和	null	存放加数
减法	存放被减数与差	null	存放减数
乘法	存放乘积高位	存放乘数与乘积地位	存放被乘数
除法	存放被除数与余数	存放商	存放除数

3. 控制器

PC：程序计数器(program computer)
IR：指令寄存器(instruction register)
CU：控制单元(control unit)
PC通过取地址将指令送入IR中，CU再执行IR中的命令。

控制器完成一条指令分三步：取指令，分析指令，执行指令。
取指令：通过地址取，PC存放当前要执行指令的地址且PC具有计数功能（PC）+1 → PC。
分析指令：IR存放当前要执行的指令
执行指令：CU为核心
4.5.
输入输出设备略

计算机完成一条指令的过程

1 2 3 4 完成了取指令
5 完成了分析指令，将指令放入CU，使计算机知道要进行什么操作
6 7 8 9完成了执行指令，取数

存储指令只需将8 和 9的箭头反向即可完成存储。

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