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第1章计算机系统知识
1.1计算机系统基础知识
1.1.1计算机系统硬件基本组成
计算机系统是由硬件和软件组成的，它们协同工作来运行程序。计算机的基本硬件系统由
运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成。运算器、控制器等部件被集成
数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。存储器是计算机系统中的记忆设备，
分为内部存储器和外部存储器。前者速度高、容量小，一般用于临时存放程序、数据及中间结
果。而后者容量大、速度慢，可以长期保存程序和数据。输入设备和输出设备合称为外部设备
(简称外设),输入设备用于输入原始数据及各种命令，而输出设备则用于输出计算机运行的
结果。
1.1.2中央处理单元
中央处理单元(CPU)是计算机系统的核心部件，它负责获取程序指令、对指令进行译码
并加以执行。
1.CPU的功能
(1)程序控制。CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序，这是CPU的重要功能。
(2)操作控制。一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成，CPU产生每条指令的
操作信号并将操作信号送往对应的部件，控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。
(3)时间控制。CPU对各种操作进行时间上的控制，即指令执行过程中操作信号的出现时
间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
(4)数据处理。CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理，数据加工
处理的结果被人们所利用。所以，对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。
此外，CPU还需要对系统内部和外部的中断(异常)做出响应，进行相应的处理。
2软件设计师教程(第5版)
2.CPU的组成
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成，如图1-1所示。
CCC
算术逻辑单元执行指令控制
ALU
时钟
操作控制器状态
时序产生器反馈
存储器
累加器
指令
译码器
状态条件寄存器
输入/输出接[C.缓冲寄存器指令寄存器C
数据总线DBUS
程序计数器
地址寄存器
地址总线ABUS
CPU
图1-1CPU基本组成结构示意图
1)运算器
器和状态条件寄存器等组成，它是数据加工处理部件，用于完成计算机的各种算术和逻辑运算。
相对控制器而言，运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是由控
制器发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件。运算器有如下两个主要功能。
(1)执行所有的算术运算，例如加、减、乘、除等基本运算及附加运算。
(2)执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试，例如与、或、非、零值测试或两个值的比较等。
下面简要介绍运算器中各组成部件的功能。
(1)算术逻辑单元(ALU)
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