1.3.1　计算机工作原理

1.“程序存储”设计思想

到现在为止，尽管计算机的制造技术发生着日新月异的变化，但就其体系结构而言，一直沿袭着美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出的计算机组成和工作方式的思想。这样的计算机称为冯·诺依曼型计算机，如图1.3.2所示，其主要特点是：

①计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。

②计算机内部采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储中的位置。

③将编好的程序和原始数据存入存储器中，然后启动计算机使计算机在工作时能够自动、高速地从存储器中自动取出指令加以执行。

冯·诺依曼设计思想最重要之处在于明确地提出了“程序存储”的概念，他的全部设计思想实际上是对“程序存储”要领的具体化。

2.计算机的工作过程

如果要让计算机工作，就得先把程序编写出来，然后通过输入设备传送到存储器中保存起来，接下来就是执行程序。根据冯·诺依曼的设计，计算机应该能够自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令，执行一条指令又可分为以下基本操作：

①取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存。

②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作。

③执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作。

④计算机为执行下一条指令做好准备，即取出下一条指令地址。

图1.3.2　冯·诺依曼结构计算机