在介绍计算机的工作原理之前,首先了解一下什么是计算机指令。
简单的理解,指令指的是能被计算机识别并执行的二进制代码,它规定了计算机能够完成的某一种操作。一条指令通常由 2 部分组成,分别是操作码和操作数,整条指令的结构如图 1 所示。
其中,操作码和操作数所表示的含义,分别是:
大致了解计算机指令的含义和用法之后,接下来讲解计算机的工作原理。
计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过程。计算机在工作时,共有两种信息在流动,一种是数据流,另一种是控制流。
下面通过分析的指令的执行过程,来使读者能够清楚地认识计算机的基本工作原理。计算机的指令执行过程可分为如下几个步骤:
上述步骤执行完毕后,也就执行完成了一条指令。一条指令的执行过程称为一个“机器周期”。指令的执行过程如图 2 所示。
计算机在运行时,CPU 从内存读取一条指令到 CPU 内执行,指令执行完毕,再从内存读取下一条指令到 CPU 执行。CPU 不断地读取指令、分析指令、执行指令,再读取下一条指令,这就是程序的执行过程。
总之,计算机的工作就是执行程序,即自动连续地执行一系列指令,而程序开发人员的工作就是编制程序,使计算机持续地工作。