1.3.1　計算機工作原理

1.“程序存儲”設計思想

到現在為止，盡管計算機的制造技術發生著日新月異的變化，但就其體系結構而言，一直沿襲著美籍匈牙利數學家馮·諾依曼于1946年提出的計算機組成和工作方式的思想。這樣的計算機稱為馮·諾依曼型計算機，如圖1.3.2所示，其主要特點是：

①計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成。

②計算機內部采用二進制來表示指令和數據。每條指令一般具有一個操作碼和一個地址碼。其中操作碼表示運算性質，地址碼指出操作數在存儲中的位置。

③將編好的程序和原始數據存入存儲器中，然后啟動計算機使計算機在工作時能夠自動、高速地從存儲器中自動取出指令加以執行。

馮·諾依曼設計思想最重要之處在于明確地提出了“程序存儲”的概念，他的全部設計思想實際上是對“程序存儲”要領的具體化。

2.計算機的工作過程

如果要讓計算機工作，就得先把程序編寫出來，然后通過輸入設備傳送到存儲器中保存起來，接下來就是執行程序。根據馮·諾依曼的設計，計算機應該能夠自動執行程序，而執行程序又歸結為逐條執行指令，執行一條指令又可分為以下基本操作：

①取出指令：從存儲器某個地址中取出要執行的指令送到CPU內部的指令寄存器暫存。

②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令譯碼器，譯出該指令對應的微操作。

③執行指令：根據指令譯碼，向各個部件發出相應控制信號，完成指令規定的各種操作。

④計算機為執行下一條指令做好準備，即取出下一條指令地址。