3.计算机的组成部分及功能
⑴运算器或称算术逻辑单元(arithmetical and logical unit)
运算器的主要功能是对数据进行各种运算。这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外,还包括能进行“逻辑判断”的逻辑处理能力,即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。
⑵存储器(memory unit)
存储器的主要功能是存储程序和各种数据信息,并能在计算机运行帝国成中高速、自动地完成程序或数据的存取。
存储器是具有“记忆”功能的设备,由具有两种稳定状态的物理器件(也成为记忆元件)来储存信息。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”构成的二进制形式。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机再处理的各种字符,如英文字母、运算符号等,也要转换成二进制代码才能存储和操作。
存储器是由成千上万个“存储单元”构成的,每个存储单元存放一定位数(微机上为8位)的二进制数,每个存储单元都有唯一的编号,称为存储单元的地址。“存储单元”时间基本的存储单位。不同的存储单元是用不同的地址来区分的。
计算机采用按地址访问的方式到存储器中存数据和取数据。计算机中的程序在执行的过程中,每当需要访问数据时,就向存储器送去一个指定位置的地址,同时发出一个“存”命令(伴以待存放的数据)或者“取”的命令。这种按地址存储的方式的特点是,只要知道了数据的地址就能直接存取。但也有缺点,即一个数据往往要占用多个存储单元,必须连续存取有关的单元才识一个完整的数据。
计算机在计算之前,程序和数据通过输入设备送入存储器;计算机开始工作之后,存储器还要为其他部件提供信息,也要保存中间结果和最终结果。依次,存储器的存入和取出的速度是计算机系统的一个非常重要的性能指标。
⑶控制器(control unit)
控制器是整个计算机系统的指挥中心,它指挥计算机各部分协调地工作,保证计算机按照预先的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。
控制器从存储器中逐条取出指令,分析每条指令规定的是什么操作以及所需要数据的存放位置等,然后根据分析的结果想计算机其他部分发出控制信号,同意指挥整个计算机完成指令所规定的操作。因此,计算机自动工作的过程,实际上是自动执行程序的过程,而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的,它是计算机实现“程序控制”的主要部件。
通常把控制器与运算器合成为中央处理器(central processing unit, CPU)。工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造中央处理器,即CPU芯片。它是计算机的核心部件。它的性能,主要是工作速度和计算精度,对机器的整体性能有全面的影响。