計算機的工作原理是什麼

　　很多人都會用電腦，那麼你知道嗎小編總結了一些資料，供大家參考!

　　計算機的基本原理是存貯程式和程式控制

　　預先要把指揮計算機如何進行操作的指令序列稱為程式和原始資料通過輸入裝置輸送到計算機記憶體貯器中。每一條指令中明確規定了計算機從哪個地址取數，進行什麼操作，然後送到什麼地址去等步驟。

　　計算機在執行時，先從記憶體中取出第一條指令，通過控制器的譯碼，按指令的要求，從存貯器中取出資料進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到記憶體中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去，直至遇到停止指令。

　　o 程式與資料一樣存貯，按程式編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理。這一原理最初是由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼於1945年提出來的，故稱為馮.諾依曼原理。

　　什麼是計算機的工作原理

　　1、計算機系統的組成

　　微型計算機由硬體系統和軟體系統組成。

　　硬體系統：指構成計算機的電子線路、電子元器件和機械裝置等物理裝置，它包括計算機的主機及外部裝置。

　　軟體系統：指程式及有關程式的技術文件資料。包括計算機本身執行所需要的系統軟體、各種應用程式和使用者檔案等。軟體是用來指揮計算機具體工作的程式和資料，是整個計算機的靈魂。

　　計算機硬體系統主要由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置等五部分組成。

　　2、計算機的工作原理

　　1馮?諾依曼原理

　　“儲存程式控制”原理是1946年由美籍匈牙利數學家馮?諾依曼提出的，所以又稱為“馮?諾依曼原理”。該原理確立了現代計算機的基本組成的工作方式，直到現在，計算機的設計與製造依然沿著“馮?諾依曼”體系結構。

　　2“儲存程式控制”原理的基本內容

　　①採用二進位制形式表示資料和指令。

　　②將程式資料和指令序列預先存放在主儲存器中程式儲存，使計算機在工作時能夠自動高速地從儲存器中取出指令，並加以執行程式控制。

　　③由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置五大基本部件組成計算機硬體體系結構。

　　3計算機工作過程

　　第一步：將程式和資料通過輸入裝置送入儲存器。

　　第二步：啟動執行後，計算機從儲存器中取出程式指令送到控制器去識別，分析該指令要做什麼事。

　　第三步：控制器根據指令的含義發出相應的命令如加法、減法，將儲存單元中存放的操作資料取出送往運算器進行運算，再把運算結果送回儲存器指定的單元中。

　　第四步：當運算任務完成後，就可以根據指令將結果通過輸出裝置輸出。

　　指令

　　指令是用來規定計算機執行的操作和操作物件所在儲存位置的一個二進位制位串。

　　指令的格式

　　一條指令由操作碼和地址碼兩部分組成。 例如二地址指令格式如下： 操作碼 地址碼1 地址碼2 操作碼：用來指出計算機應執行何種操作的一個二進位制程式碼。 具體說明指令的性質或功能，每條指令只有一個操作碼 。 例如，加法、減法、乘法、除法、取數、存數等各種基本操作均有各自相應的操作碼。 地址碼: 指出該指令所操作處理的物件稱為運算元所在儲存單元的地址。 包括著運算元的來源，結果的去向或下一條指令的地址等資訊，不同指令中地址碼的個數可以不一樣。

　　指令系統

　　定義 一臺計算機所能識別並執行的全部指令的集合，稱為該臺計算機的指令系統。指令系統中有數以百計的不同指令。

　　指令的分類:

　　1，資料傳送指令：用於把儲存器或暫存器中的某個運算元複製到指定的儲存單元或暫存器中去。

　　例如： MOV CL,05H

　　解釋：將05H儲存到暫存器CL中

　　2，算術運算指令：用於完成兩個運算元的加、減、乘、除等各種算術運算。

　　例如： CX=0029H，SI=04EDH，執行指令ADD SI,CX之後

　　將暫存器SI中儲存的數04EDH和暫存器CX中儲存的數0029H相加，

　　並把結果存在暫存器SI中

　　驗算過程如下：

　　0029H

　　+ 04EDH

　　0516H

　　結果SI=0516H

　　3，邏輯運算指令：用於完成兩個運算元的邏輯加、邏輯乘、按位加等各種邏輯運算。

　　例如：按位求反指令

　　BL=FBH,執行指令NOT BL後，

　　BL=111110112

　　取反後BL=000001002=04H

　　4，移位運算指令：用於完成指定運算元的各種型別的移位操作。

　　5，位與位串操作：計算機中越來越重視非數值資料的操作，包括位與位串的裝入、儲存、傳送比較、重複執行等，也可包括位串的插入、型存取。

　　6，控制與轉移指令：通常程式中的指令多數是依次序一條條的順序執行，但根據指令執行的結果，也可以跳到其他指令或其他程式段去執行。具有這種功能的就是各種型別的轉移指令。

　　7，輸入/輸出指令：在微機中，往往把輸入/輸出裝置中與主機可交換資料的暫存器稱為I/O埠。同時，把各個I/O埠統一編址。使用輸入/輸出指令，就可以去存取各種外部裝置的I/O埠，實現資料的輸入/輸出。

　　8，其它指令：包括各種處理器控制指令，它們往往由作業系統專用。

　　相容性問題

　　每種CPU都有自己獨特的指令系統，用某一類計算機的機器語言編制的程式難以在其他各類計算機上執行，這個問題稱之為指令不相容。 向下相容： 如586機器語言向下相容486機器語言程式。

　　指令精簡問題 精簡指令系統計算機RISC。

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　　程式

　　為解決某一問題而設計的一系列指令稱為程式。 程式和相關資料存放在儲存器中，計算的工作就是執行存放在儲存器中的程式。 計算機執行程式的過程就是一條一條地執行指令的過程。

　　程式的執行又自動地控制著整個計算機的全部操作。 這就是50年前美國數學家馮·諾依曼提出的程式儲存和程式控制的思想。這也是目前計算機的基本工作方式。

　　指令的執行

　　一條指令的執行過程大體如下：

　　1指令預取部件向指令快存提取一條指令，若快存中沒有，則向匯流排介面部件發出請求，要求訪問儲存器，取得一條指令;

　　2匯流排介面部件在匯流排空閒時，通過匯流排從儲存器中取出一條指令，放入快存和指令預取部件;

　　3指令譯碼部件從指令預取部件中取得該指令，並把它翻譯成起控制作用的微碼;

　　4地址轉換與管理部件負責計算出該指令所使用的運算元的有效實體地址，需要時，請求匯流排介面部件，通過匯流排從儲存器中取得該運算元;

　　5執行單元按照指令操作碼的要求，對運算元完成規定的運算處理，並根據運算結果修改或設定處理器的一些狀態標誌;

　　6修改地址轉換與管理部件中的指令地址，提供指令預取部件預取指令時使用。

　　Pentium 處理器中的流水線過程

　　由於Pentium中有兩個整數ALU，所以它能同時執行兩條流水線， 這種結構稱為“超標量結構”Superscalar。