电脑内部是怎麽运作1

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1、電腦內部是怎麼運作的2009/09/29P-1學習目的講解中央處理器的各個組成元件，說明他們彼此間如何運作以及與記憶體的溝通描述電腦如何執行程式指令解釋電腦如何表示資料描述電腦如何找到指令和資料講解微電腦系統單元上的主機板的各個元件明瞭電腦處理速度的計量方式以及增加速度的方法2009/09/292電腦的五大單元輸入單元(Inputunit)控制單元(CUunit)算術與邏輯單元(ALUunit)記憶單元(Memory)輸出單元(OutputUnit)2009/09/293ALUunitCUunitMemoryI

2、nputunitOutputunit電腦的五大單元2009/09/294CPUCentralProcessingUnit主要功能:抓取指令和執行指令執行儲存在記憶體(RAM)中的程式指令分成兩個主要部分控制單元(CU)算術邏輯單元(ALU)2009/09/295控制單元CU(ControlUnit)硬體的一部分，負責控制控制資料流向,例如資料或指令進出CPU控制ALU的動作指示電腦系統執行程式指令負責CPU與硬體其它部分的溝通2009/09/296算術邏輯單元ALU(Arithmetic/LogicUnit)負

3、責執行算術運算動作負責執行邏輯運算動作2009/09/297算術運算加法(ADD)減法(SUB)乘法(MUL)除法(DIV)-2009/09/298算術運算的例子算術運算(cont.)A(0100)B(0010)ALU(+)Y(0110)兩個運算子(0100和0010)分別放在暫存器(register)A和B中,而結果(0110)就放在暫存器Y中例如:4+2=62009/09/299邏輯運算評估條件值進行比較可以比較數字字母特別字元NOTANDOR>=<=<>2009/09/2910邏輯運算(cont.)邏輯運

4、算例子A(0100)B(0010)ALU(>)Y(0000)兩個運算子(0100和0010)分別放在暫存器(register)A和B中,而結果(0000)就放在暫存器Y中例如:IfA>BthenY=0例如:IfA!=BthenY=02009/09/2911真值表TruthtableABAandBNotAAorBTTTFTFTFTTTFFFTFFFTF2009/09/2912暫存器各有特殊的用途速度快是個暫時存放的地方位於CPU中指令暫存器儲存目前正在執行的指令資料暫存器儲存正等著被處理的資料儲存處理過後的結果2

5、009/09/2913InstructionCycle一個指令通常分成四步驟來執行擷取解碼執行儲存結果(1)(2)稱為I-timecycle(3)(4)稱為E-timecycle2009/09/2914執行指令流程CU從記憶體擷取指令放進CPU中CU將此指令解碼CU通知硬體相關部分準備採取行動執行工作將計算結果寫回記憶體2009/09/2915I-timeCU從記憶體中擷取(fetch)指令，然後放進暫存器中CU將此指令解碼(decode)，並決定所需要的資料在記憶體中的位置機器循環週期2009/09/2916

6、E-time執行CU將資料從記憶體搬移到ALU內的暫存器中由ALU負責控制與執行指令控制權回到CUCU將運算後的結果存放在記憶體或暫存器中機器循環週期2009/09/2917電腦系統5大部分ALUunitCUunitMemory介紹InputunitOutputunit2009/09/2918儲存體容量的測量單位KB–kilobyte1024(210)個位元組有些磁片快取記憶體MB–megabyte約百萬(220)個位元組RAMGB–gigabyte約十億(230)個位元組硬碟CD和DVDTB–terabyte

7、s約一兆(240)個位元組大型硬碟Q:1Gbytes=?Mbytes2009/09/2919例如512MRAM表示此RAM可儲存512*220bytes大小資料250G硬碟表此硬碟可存放250*230bytes資料儲存體容量的測量單位Remark:0/1:1bit00110011:8bits=1byte2009/09/2920在記憶體中尋找資料記憶體中的每個位置都會被標示一個獨一無二的位址(address)位址不會改變內容可能會改變每個記憶體位置可以保存一條指令或一個資料2009/09/2921記憶體(memo

8、ry)介紹階層式記憶體由不同的記憶裝置所組成的,非由單一記憶裝置所構成的CPUCacheMainmemorySecondarymemory目前電腦系統至少有這三層:cache,mainmemory,secondarymemory速度:Cache>mainmemory>secondarymemory容量大小:Cache