计算机基本工作原理

按照冯·诺伊曼计算机的概念，计算机的基本原理是“存储程序”和“自动地执行程序”。

指令和指令系统

1.指令及格式

指令是能够被计算机识别并执行地二进制编码，又称为机器指令。

在计算机中，每条指令表示一个简单的功能，许多条指令的功能实现了计算机复杂的功能。

一条指令由两部分组成，如图：

 
a、操作码。告诉CPU应当执行何种操作。操作码的位数决定了操作指令的条数和功能。

b、地址码。告诉CPU所要操作的数据哪里。数据可以存储在运算器中，也可以是内存储器的某个单元地址。

一条指令的长度、操作码所占的位数和所表示的操作类型，地址码中 指令的格式等，不同类型的CPU都有自己的约定。

2.指令系统

指令系统指计算机的CPU所能执行的全部指令的集合，是衡量计算机性能的一个重要标志。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。

一般有数据传送型、数据处理型、程序控制型、输入和输出型等类型。

计算机的工作原理

计算机的工作原理就是程序自动执行的过程。

如图：

1、取指令。按照程序计算器PC中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。

2、分析指令。对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号。

3、执行指令。由操作控制路线发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所需要的操做。

流水线技术

 为了提高CPU执行指令的速度，采用流水线技术，将不同指令的各个步骤通过多个硬件处理单元进行重叠操作，从而实现几条指令的并行处理，以加速程序运行过程。

如图：

指令1     取指令1——>    分析指令1    ——>     执行指令1

指令2　　　　　　　　  取指令2        ——>    分析指令2     ——>    执行指令2

指令3　　　　　　　　　　　　　　　　　　 取指令3       ——>     分析指令3   ——>     执行指令3