计算机硬件 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五大部件组成 运算器、控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）。 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。 内部存储器:速度高、容量小，一般用于临时存放程序、数据及中间结果 外部存储器:者容量大、速度慢，可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处理结果 CPU CPU 主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成 功能 程序控制：通过执行指令来控制程序的执行顺序 操作控制：一条指令功能的实现需要若干操作信号配合完成，CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往不同的部件，控制相应的部件按指令的功能要求进行操作 时间控制：CPU对各种操作进行时间上的控制，即在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严格的控制 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。 运算器 运算器由算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓存寄存器、状态条件寄存器组成。功能：1.执行所有算术运算2.执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试。如与、或、非、零值测试或两个值的比较等 算术逻辑单元（ALU）：负责处理数据，实现对数据的算术运算和逻辑运算 累加寄存器（AC）：也称为累加器，是一个通用寄存器，功能是当运算器的算术逻辑单元执行算术运算或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区 数据缓存寄存器（DR）：在对内存储器进行读/写操作时，用DR暂时存放由内存存储器读/写的一条指令或一个数据字，将不同时间段内的读/写数据隔离。主要作用是作为CPU和内存、外部设备之间数据传送中转站；作为CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的缓冲；在单累加器结构的运算器中，数据缓冲寄存器还可兼作为操作数据寄存器。 状态条件寄存器（PSW）：由算数指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容，主要分为状态标志和控制标志 控制器 运算器只能完成运算，而控制器用于控制整个 CPU 的工作，它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行，而且要能够处理异常事件。一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。 指令控制逻辑 指令寄存器（IR）: 当 CPU 执行一条指令时，先把它从内存储器取到缓冲寄存器中，再送入 IR 暂存，指令译码器根据 IR 的内容产生各种微操作指令，控制其他的组成部件工作，完成所需的功能。 程序计数器（PC）: 具有寄存信息和计数两种功能，又称为指令计数器。程序的执行分为两种情况，一是顺序执行，二是转移执行。 地址寄存器（AR）: 保存当前 CPU 所访问的内存单元的地址。 指令译码器（ID）: 指令分为操作码和地址码两个部分，为了执行任何给定的命令，必须对操作码进行分析，以便识别所有完成的操作。 时序控制逻辑 为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号 总线逻辑 是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。 中断控制 逻辑用于控制各种中断请求，并根据优先级的高低对中断请求进行排队，逐个交给 CPU 处理。 寄存器组 寄存器组分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器，其作用是固定的。通用寄存器的用途广泛，并且由程序员规定其用途，其数目因处理器的不同有所差异。 机器数 各种数值在计算机中表示的形式称为机器数，特点是采用二进制计数制，数的符号用 0 和 1 表示，小数点则隐含，表示不占位置。机器数对应的实际数值称为数的真值。 原码： 一个数的正常二进制表示，最高位表示符号。+0(00000000),-0(10000000) 反码：正数的反码即原码，负数的反码是在原码的基础上，除符号位外，其他各位按位取反。+0(00000000),-0(11111111) 补码：正数的补码即原码，负数的补码是在原码的基础上，除符号位外，其他各位按位取反，而后末位+1，若有进位则产生进位。+0 = -0 = 0 0000000 移码：用作浮点运算的阶码，无论正数负数，都是将该原码的补码的首位（符号位）取反得到移码 原码最高位表示正负号，且不参与计数，而其他编码最高位虽然也是代表正负号，但是参与计数