05.第05节课第一章计算机系统概述&

罗泽兵 · 发表于 2024-4-15 08:54:29

那么接下来呢？我们来讲一下计算机的工作过程，计算机的工作过程是我们这一章节当中的一个重点，当然也是一个考点。啊，同学们要认真的听一下。那么，首先我们从这个框图可以看出，计算机的一个大学工作过程啊。首先我们。是要用高级语言，高级语言嗯去执行相应的程序啊，高级语言他是不能被计算机所直接识别的，那么他就需要对。给高级语言进行一个翻译啊，

翻译成咱们的一个目标语言，翻译成一个目标语言啊，翻译成一个目标程序，然后进行一个运行。啊，进行运行，然后再输出相应的结果，当然这个翻译和运行都是在咱们计算机当中进行的。那这是一个大体的工作过程，那我们接下来我们看一下计算机解决实际问题的相关步骤。啊，我们一般是根据情况来分为两个步骤，第一个就是我们上机前的各种准备啊，第二个是上机运行。那我们上机前准备是有哪些过程呢？

第一个是建立相关的数学模型。啊第二，然后去确定计算方法啊，就是我们怎么去转化成合适的计算机的加减乘除的四则运算？比如说我们的3x怎样去计算？我们3x可以表示成什么？表示成x减去。三的三次方啊，除以三的全排列，再加上x的五次方除以五的全排列。减去x的七次方除以七的全排列，加上x的九次方除以九的全排列等等啊，如此下去。再比如说我们根号x怎么去计算？我们用四个运算来表示的话，

是五是二分之一乘以YY n加上x比上yn。这里可以说我们这个n的值越大啊，那表示的根号x的精度就越高。确定好计算方法之后，下一步的过程就是编制解题程序啊，什么是程序程序就是指的我们运算的一个。全部过程运算的一个全部过程，如果我们用高级语言来编写程序的话。我们可以用到我们的报循环，我们的if语句啊，运用递归的方法来进行运算，如果说我们用。用汇编语言来去编写程序，那么就要用到相应的指令语句啊，指令指的是什么？

就是指指的我们每一个步骤，我们计算。计算咱们那个。解题的过程当中的每一个步骤啊，这就是编制解题程序啊，这是我们计算机。解决实际问题当中的上机前的一个准备过程，那么再往后啊，我们可以看一下编制解题程序是怎样来进行的？我们看一个例子。比如说我们计算ax的平方，加上bx+c这个来计算。他的一个值，我们怎样去计算？我们知道我们可以先将ax平方加bx+c。

去进行一步合并同类项啊，我们取出x取出x嗯，这样的话，他就是可以变成a。x括弧里ax，加上b括弧乘以x，加上c，我们对应的解题步骤啊。在咱们那个嗯编辑解题过程当中的嗯过程是怎么样的？我们首先需要把x。取出放到咱们的运算器当中，放到运算器当中，如果说是按照咱们。括弧ax+b×x+c这个步骤来计算的话，第一步我们要做的是先取出x。

取出x之后，然后再把他放到运算器当中，放到运算器当中嗯。用x再乘，以a再放到运算器当中啊x×a这一步做完之后。做完之后，我们可以做下一步就是嗯，加上b这一步嗯，再加b嗯。再加b，加上b放在运算器当中，然后再乘以。x啊，运算器当中这时存放的是ax+b的一个值，然后再用它乘以x再放到运算器当中。

把这个截图乘以x啊，放到运算器当中，我们得到的是这一个的值。得到这个值，然后再加上c放到运算器当中，我们最后就得到了ax加。d括弧乘以x+c，他的一个整个的值那那么我们把他进行合并同类项，我们可以看到。我们进行一个运算的时候，我们就只需要几步啊，几个步骤，几个步骤啊，只需要五个步骤，那么如果我们不合并成一项，

我们怎样对他进行一个？啊，编制解题，他的程序进行运算，我们可以看到哈，首先我们第一步要做的还是是要取出x放到运算器当中。好，放到咱们的运算器当中，然后再嗯，再乘以x放到运算器当中啊，那运算器当中这时的值是x的平方。啊，把x的平方啊，再乘以个a放到运算器当中，就得到了ax的平方，

得到ax的平方。这时候在。我们这时候需要把ax的平方放到咱们的寄存器当中，先暂时存储起来。因为我们的运算器它存储同一时刻内存储的数据是有限的，所以这时候我们需要。把ax的方存在寄存器当中啊，存在寄存器的当中的时候，我们再把b放到咱们的运算器当中，取出b来，放到运算器当中。放进三帧当中之后，我们再用把b×x，我们得到了一个bx再放到。运算器当中。

这时候我们嗯，再加上ax的平方啊，放在运算器当中得到了我们ax平方加bx。啊，这时候我们再加上c放在印算机当中，让得到我们最终的一个结果啊，我们可以看到。这个运算过程当中是用到了几个步骤啊，用到了八个步骤，用到了八个步骤，这里是用到了五个步骤。啊，我们可以得出结论，就是说我们适当的去进行一个优化解题步骤啊，可以简化我们的程序运算。

啊，这是我们编制解题程序的一个例子啊，我们接着往后看。好，我们接下来看一下这个指令的格式是什么？以及啊，对应的解题步骤指令应该怎样具体的去执行？那么说到这个指令，我们应该可以知道，就是它包含两个部分，一个是他有一个操作码，我们应该执行什么样的操作，再有一个是他有一个地址码。啊，应该从什么样的地址这个数据存放在什么样的地址里面，

包括操作码和地址码两个部分。比如说我们要取数啊，我们要取出a这个数应该对应的一个编码是什么样子的？就是我们把这个数a把a数。把这个a数据放到咱们的寄存器当中，是ACC当中我们的ACC就是运算器当中的一个临时寄存器。你可以理解为运算器当中的一个临时寄存器啊，这样的话，我们就是把数据a取出来，放到零实际放到运算ACC当中，放到ACC当中。除了取数之外，还有我们的存数，怎样把数据存放到啊？对b这个存储器当中。

啊，我们把ACC当中的数据存放到b中，存放到我们的存储器当中，嗯，再就是加法是什么样的？怎样加c？好，我们嗯，在ACC当中执行相应的指令，加上c，然后再存放到ACC当中啊。对应的代码是这个样子的啊，再就是乘法啊。ACC×d，然后再放到我们的ACC当中啊，

乘法这些执行的指令加啊，乘法。还有存数取数运行完之后啊，进行一系列的操作，运行完之后我们还需要一个打印输出，输出相应的结果，对吧？输出相应的结果就是p，然后打印。最后一个步骤，还有这个停机，我们所有的执所有的步骤都执行结束之后，我们需要停止啊。那停止，这是我们的一个指令的相应格式，

那么我们接下来就以实际例子来给大家讲解一下。应该具体的怎么样的操作，对应的指令是什么样子的啊？就是以我们以计算ax平方加bx+c。啊来为例子，我们用后面的这个啊，后面这个。嗯，合并的合并同类项之后的这个数据来进行讲解，我们可以看到这个地方有一个组成地址，我们组成地址，我们可以对应的。嗯，理解为是他的一个门牌号，对应为名牌的一个门牌号，

我们数据是要存放在。对应的地址里面的对应的地址里面，我们才可以进行相应的一个操作啊，一般情况下，我们是将把操作码把操作把指令放在前面，把数据放在后面啊，当然这个只是它的一个。习惯性的存放方式。什么方式嗯，如果说我要对数据把数据进行取出来啊，我们用零零零。零零一来表示，咱们的取数操作操作码啊，对应的是嗯谁？零零零一啊，

零零零一来对应的是取数，然后地址码我们要取什么样的数呢？我们要取什么样的数呢？取哪一个数呢？我们对应的地址是哪里？对应的地址是哪里？他对应的就是门牌号是哪一列？是哪一个？我们这个是二进制的编码，二进制的一个编码是零零零一零零零。啊，对应的有效数值啊，我们后四位可以对应的是八四二幺啊。在第。在第四位是一对应的数值就是八对应的十进制的数是八，

也就是我们的x我们从地址八门牌号为八的这个地方。来取出嗯，相应的值取出x取出x，然后进行存放在。唉，存放在我们的寄存ACC当中啊，存放在我们ACC当中，这是我们完成的第一步。完成了第一步之后，我们再进行下一步进行下一步的操作，我们取出a之后放在ACC中AC中，然后再把。啊，下一步是x×a这一个步骤的操作，我们应该怎样去操作呢？

我们操作码用。零零零一零零啊，用这个100啊来进行代表一个乘法啊，是一个乘法计算完成乘法计算。我们需要嗯。把a乘以啊，乘以我们的ax×a×x，我们需要取数把a取出来。就是在相应的地址一零零一就是第几啊，第九啊八加上几八+1就是九把a。乘以啊，乘以他的图形的操作是乘以是这个零零零一零零×x，然后再存放于ACC当中。再往下，我们再往下计算，

再往下计算，就是下一步是需要做加法运算，需要做加法运算。啊，不需要做加法运算，就是我们的b啊b，加上a xb，加上ax，我们首先还是需要取数啊。寻找我们的地址，寻找我们的地址是一零一零一零对应的十进制是什么对应的十进制是十？18+2是十好，八+2是十，我们对应的那个找到我们的b，找到我们的b这个数之后，

然后执行前面的操作码。也就是用呃。加上。bax+b得到ax+b存放于ACC当中，存放于ACC当中，我们完成这一步的运算。再往下。嗯，现在我们的ACC当中存放的数据是什么呀？存放的数据是什么？就是ax+b。ax+b。ax+b得到的是这个ACC当中，现在是这个数据好，我们下一步执行的是5 ax+b×x。

乘以x首先我们选址啊幺零零零，也就是八啊把x。啊，执行一个操作，执行这个幺幺零这个操作，它对应的是什么？是乘法乘法啊？I×x得到ax+b×x啊，这个数那是这个数。我们把这个再存放在相应的ACC当中，存放在ACC当中啊，这一步就完成了啊，继续往下。继续往下，我们再进行嗯，

下一步的操作需要的是做一个加法操作啊，做一个加法操作。加的这个值这个是值是CC，它对应的地址是11，也就是二进制编码对应的是幺零。幺幺幺零幺幺就是八加上个。二加上个一对应的是11啊11，我们在11这个门牌号当中找到c。然后执行相应的。加法操作幺幺代表的是一个加法啊，也就是ax+b。所以x。加上c，然后得到的结果，我们存放于ACC当中，

存放于ACC当中，就我们就得到了。ax的平方+bx+c这个值啊。我们得到这个呃，把这个值计算出来，存放于ACC当中之后，我们还需要啊，还需要将。将ax的平方+bx+c存放在咱们对应的主存单元当中，就是我们的对应的第12个地址，12个门牌号当中。存放我们相应的结果啊，存放我们相应结果就是我们对应操作当中的一个取数啊，取数。就是把ACC当中的数放在咱们主存单元当中，

放在储存单元当中，放在哪里呢？放在哪里呢？放在幺幺零零对应的位置，也就是我们这个12。嗯，就是八+4=12放在这个位置，放在这个位置里，放在12。名牌号为12的这个位置当中，然后找到这个地址之后，我们执行相应的操作，幺零代表的是存数，我们就。可以得到把咱们的啊，

最终结果ax的平方+bx+c存放在九层单元当中。啊，我们当所有的东嗯，运算都运算完之后，我们最后还要执行一个打印操作啊，打印操作。我们将什么将12门牌号为12的这个单元当中的数据打印出来，打印出来就是输出相应的结果，输出相应的结果，执行一个打印操作。啊，就是你拿我们12的执行幺零幺这个操作，它代表的是一个打印啊，代表的是打印。嗯，

最后我们输出结果，当所有的数据输出完之后都运行，运行完之后输出完之后，我们执行一个停机操作。执行停机操作就是幺幺零操作，代表的是一个停机的过程，这就是我们嗯。具体的嗯，指令执行指令执行的一个过程啊，怎样去计算ax平方加bx+c啊？去执行的具体指令的一个操作过程，我们可以看到哈，我们在这个呃由我们我们指令。它包括一个操作码和地址码，同时前面还有一个储存地址，

储存地址我们可以形象的理解为是门牌号哈，形象的理解为门牌号。我们需要找到他在某个地方存储的，然后再执行什么样的操作，一步一步的去进行计算啊，这就是我们指令的计算过程啊，指令的计算过程最终得到相应的结果，我们输出进行打印。打印完之后，我们再进行评级和评级操作。这是我们那个执行的一个过程哈，这是计算机的一个整体的过过过程，接下来呢，我们来看一下。这些指令呢，

在计算机当中，从计算机的角度来看一下，这些指令在计算机当中是怎样进行运行和处理的。首先第一个是我们要将程序通过输入设备输送至计算机的存储储存当中。也就是我们前期经过了一准备阶段啊，编写程序怎样采用最优的方案去进行编写？啊，首先第一步要做的是将程序通过输入设备才能输入到咱们的计算机的组存当中。啊，然后接下来是程序的首地址，我们要找到咱们程序的一个首地址，找到之后呢，我们就要启动相应的程序进行运行。好运行之后就需要取指令，取出相应的指令，

你取指令的时候要有一个地址，对吧？要知道。它存在它它的组成地址是哪里啊？存在哪里？它的门牌号是哪里？取出相应的指令，然后分析指令。啊，这个指令我们应该执行的是什么样的操作？是对它进行加法呀，还是减法呀，还是加法，还是乘法呀？执行什么样的操作分析指令？

分析完指令之后，我们去执行指令，执行指令，然后再打印，结果最后停机。我们以上过程当中，刚上刚讲的那个例子当中也有详细的进行阐述了。这就是我们上机运行阶段的一个过程。在上机运行。的时候在相机运行的过程当中，我们有三大块需要注意，第一个就是我们的主存储器。啊主存储器，他包括三个三个部分啊，存储体加各种逻辑部件加控制电路啊。

第二个就是我们的按地址存取啊，有两个存，有两个寄存器啊，地址寄存器和数据寄存器就是我们对应的mar和mdr。电子进行器和。数据寄存器我们存放的地址在哪儿？存放的数据在哪？这是我们的主存储器，要相应的。地址。然后再就是我们的运算器啊，运算器是至少有三个寄存器，一个算术逻辑单元。运算器他进行相应的一个运算，他进行什么样的运算进行加法还是减法还是乘法还是除法，

对不对？啊，我们有ACC累加器，有mq层商寄存器，还有插操作数，插操插操作数寄存器。ACC累加器当中执行加法时，被加存放的是被加数和和。啊，首先减法是。是存放的是被减数和差啊，乘法的时候执行的是乘积的高位啊。出发的时候。那么是被除数和余数啊，当我们mq乘商寄存器啊进行乘。

乘法和乘法的时候，放的是乘法，是乘数和积的第一位，积的第一位。这是第一点，除法的时候是存放的商啊，当我们执行它操作的时候，执行加法的时候。他操作去寄存器。存放的是加数，存放的是加数，减法的时候存放的是减数，乘法的时候是被乘数，除法的时候是除数。啊，

再往后的话就是我们的控制器，那么控制器可以说是我们的一个神经中枢，神经中枢啊，它包括三个部分CPU控制单元。ir指令寄存器和PC程序寄存器啊，分别执行的是取指怎样去取指怎样分析指令，然后执行相应的指令。进行相应的指令。这里面每一个知识点，我们在后期讲课的过程当中，还会再逐一的详细讲解。我们简要回顾一下计算机工作的一个过程是什么样的？首先我们啊要解决嗯，需要解决，要知道需要解决的实际问题是什么？

好，我们知道实际问题之后，我们再进行建模啊，建立相关的数学模型啊，建立相关的数学模型。然后建立好数学模型之后再。转化成用计算机语言编写的程序啊，转化成用计算机语言编写的程序啊，就是我们怎样去执行相应的指令。然后再进行输入并存储程序啊，输入并存储程序，最后呃，再往下就是转换程序为指令序列转换程序发。把相应的程序转换成我们指定的序列，就会在执行指令执行完相应的指令之后输出结果。

这就是我们计算机工作的整个过程，整个过程，那我们来简要回顾一下。啊本小节当中讲到的计算机系统的层次结构，它的主要的知识点。嗯，第一个就是我们讲到了计算机系统的基本组成，包括了我们计算机的层次结构有哪几部分有五大部分组成，对吧？五大部分组成，然后再就是讲到了计算机硬件的组成。讲到计算机硬件的组成的时候，我们讲提到了工作一慢，计算机的硬件组成，还有我们以存储结构为以存储结构。

嗯，为计算机的为核心的计算机的硬件的基本组成，再往后是计算机的软件和硬件的关关系。他们之间的关系是相辅相成的啊，相辅相成的，我们计算机软件能够反映计算机的主要的性能。啊，但是我们计算机硬件啊，它是作为软件的一个支撑软件的一个支撑好，再往后就是讲到了计算机的一个工作过程，然后从计算机的工作过程。实行相相应的操作，进行取址，进行建模，这是我们本小节当中讲的主要的知识点。

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