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计算机基本工作原理-大学计算机文化基础

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:计算机的所有动作和处理过程都是由人类用程序事先设定的,它以“存储程序”方式进行工作。计算机所能完成的每个动作对应于一组二进制编码,称为指令。当然,在实际的计算机中,以上指令全部是以二进制码形式存在的,但指令所实现的功能基本相同。计算机工作时,首先通过输入设备将程序和原始数据送入存储器。以上要点体现了现代计算机最基本的“存储程序”的原理。

计算机基本工作原理-大学计算机文化基础

虽然计算机看起来十分聪明能干,但实际上它并不具有主动思维的能力。计算机的所有动作和处理过程都是由人类用程序事先设定的,它以“存储程序”方式进行工作。

1.指令

计算机是一种以二进制方式工作的电子设备。计算机所能完成的每个动作对应于一组二进制编码,称为指令。一台计算机所能执行的全部指令的集合称为指令系统

一条指令通常包括操作码和操作数两部分。操作码部分告诉计算机要进行什么操作,操作数部分告诉计算机如何取得操作数据。每种计算机都有一套自己的指令系统,它表示了计算机所能完成的全部基本操作,如:数据传送、算术和逻辑运算、输入/输出、控制管理等。不同计算机的指令系统所具有的指令种类和数目并不完全相同。

2.程序

由于计算机只能识别二进制代码,因此,当需要计算机解决某个问题时,就必须先把解决这个问题的方法分解成一系列计算机所能完成的简单操作,并以指令的形式通知计算机。这些完成特定功能的指令序列,就称为程序。

以计算“3+4×2=?”为例,则可编写如下程序:

取数指令(取4)

取数指令(取2)

乘法指令(两数相乘,4×2=8)

取数指令(取3)

加法指令(两数相加,3+8=11)(www.xing528.com)

存数指令(存结果11)

停机指令。

当然,在实际的计算机中,以上指令全部是以二进制码形式存在的,但指令所实现的功能基本相同。在通常情况下,使用计算机来处理问题应首先确定解题的步骤(即确定算法),再从指令系统中选取能实现其操作的指令(即编程),然后,将程序和数据输入计算机进行自动处理。

3.存储程序原理

计算机中的各部件及数据流动关系,参见图1-2-1所示。计算机工作时,首先通过输入设备将程序和原始数据送入存储器。开始运行后,计算机就从存储器中取出一条指令送到控制器,并在控制器中分析该指令要求干什么、数据如何得到。然后,控制器产生相应的控制信号,指挥其他部件按顺序完成相应的操作。当一条指令执行完成后,就再取下一条指令并继续执行。计算机不停地重复上述“取指令→解释指令→执行指令”的过程,这样就实现了对数据的自动处理过程。

在上述工作过程中,有几个基本要点:

①事先编制程序;

②将程序(包括数据和指令序列)装入存储器(内存);

③CPU 中的控制器和运算器按照存储器中程序的指挥,自动控制全机协调地完成任务。

以上要点体现了现代计算机最基本的“存储程序”的原理。根据这个原理,计算机的解题过程就是不断调用事先存储在计算机中的指令和数据,反复执行一系列基本操作的过程。只要提前存入不同的程序,计算机就可以完成不同的任务。

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