计算机系统结构研究方向（计算机系统结构）

你们好，最近小时发现有诸多的小伙伴们对于计算机系统结构研究方向，计算机系统结构这个问题都颇为感兴趣的，今天小活为大家梳理了下，一起往下看看吧。

1、 我们知道什么是计算机程序、算法和流程图，对计算机编程和算法有初步的了解，知道计算机程序是为完成一项任务、解决一个问题而编写的计算机指令序列。所以，

2、 电脑是怎么组成的？计算机提供了什么指令序列？带着这些问题，本节将和同学们对计算机体系结构有一个初步的了解。

3、 在我们的日常生活中，我们一般称电脑为计算机。我们对电脑并不陌生。每个人都使用它们。通过在电脑上运行应用程序，我们可以分享股票、看电影、玩游戏、用Word写文章等等。对电脑的外部构成也有个大概的了解。

4、 有显示器、键盘、鼠标、音箱、主机、电源等。但是我们对内部的组成结构，也就是主机机箱中器件的组成和原理了解不多。如果不学编程，只要会用电脑就行，没必要深入了解电脑的组成原理等知识。

5、 但是对于学习编程的学生来说，了解计算机的组成原理是非常重要的。至少我们应该知道我们写的程序是如何在计算机上运行的。如何通过输入输出设备读取输出数据，如何通过内存存储数据等等。

6、 为了更好地理解计算机的体系结构，我们使用了工业自动化控制中广泛使用的AT89C51单片机构成的计算器。计算器的组成原理

7、 该计算器主要由键盘、数字显示器和AT89C51单片机组成。

8、 键盘是主要的输入设备，用来输入操作数和运算符。输入的操作数和运算符存储在单片机的存储器中。AT89C51单片机本身有一个4K字节的存储器，可以存储编写的程序和数据。

9、 计算器所需的按钮有：

10、 数字键：1，2，3，4，5，6，7，8，9，0

11、 功能键：-，*，/，=，c(复位)

12、 总共16个键，采用4 X4矩阵键盘。键盘的行列之间有公共端子，8个公共端子分别接单片机的P1.0 ~ P1.7。P1端口是单片机的一个8位双向IO端口，程序可以通过扫描P1端口来扫描键盘。

13、 通过对16个键进行编码，程序可以获得被按下的键所代表的数字或运算符，从而完成键盘输入功能。键盘与单片机的连接方式见图。

14、 键盘编码就是这样考虑的。键盘上的每个键都是一个开关。开关的正常状态是关闭，其状态可以设置为0。按下开关后，开关闭合，其状态可以设置为1。假设键盘的所有按键都处于关闭状态，即它们的状态值都是0。

15、 并且一次只能按一个键。如果按下多个键，只会识别第一个键，程序会忽略其他键。

16、 键盘按键4行4列，1键设置为1行1列，2键为1行2列。键4是第2行第1列，依此类推。按键编码规则如下：取按键所在行数的按键状态值为高4位，

17、 取键所在列数的键状态值为低4位，形成8位代码。编码时，按键状态值为1(对应其按下状态)，其他按键状态值为0。比如钥匙1的代码是1000 1000，钥匙2的代码是0100 1000。

18、 钥匙9的代码是0010 0

19、 键盘编码完成后，可以设计一个键盘扫描程序，定时扫描单片机的P1.0 ~P1.7端口。当一个键被按下时，你可以得到该键的编码，并将该键的编码转换成数字或运算符。编码程序算法流程如图所示。

20、 计算器打开电源开关后，单片机控制器从存储器读入计算器主程序，主程序调用键盘扫描程序扫描键盘，每间隔20ms主程序调用一次键盘扫描程序，扫描程序读取单片机P1.0 ~P1.7口，

21、 获取键盘按键状态（键盘编码），从编码表中查找相对应的数字或运算符，存入存储器，等待主程序下次调用。

22、 数码显示管是计算器主要的输出设备，对计算的数据和结果进行显示，数码显示管支持8位数据显示，可以显示8位数字，当前只用了前4位，显示4位数字，分别对接单片机的P2.0 ~P2.3。

23、 P2口也是单片机8位双向IO口。键盘与单片机连接方式参见图

24、 主程序调用显示程序，将计算数据和结果输出到数码显示管上。显示程序算法流程图见图

25、 主程序调用键盘扫描程序扫描键盘，获取键盘输入后，判断输入的数据是数字还是运算符，如果是运算符则进入运算程序，如果是数字则先将数据存储到单片机存储器中，调用显示程序，将输入的数据显示到数码管。

26、 单片机是计算器最重要的组成部分，也是计算器的核心，包括运算器、控制器、存储器三大部分。AT89C51单片机自身带有4K可读写的存储器，用于存储程序和数据。其工作原理见图

27、 为了告诉计算机做什么事，按什么步骤做，就需要编制程序，使计算机能够按规定的程序自动工作。将写好的程序和数据事先存入存储器中，控制器从存储器中取出程序或指令加以执行。

28、 控制器是单片机（计算机）的管理机构和指挥中心，它通过对存储于存储器的程序代码或指令的解释，不断向运算器、存储器、输入和输出设备发出有关的操作命令。例如：在某个时刻，

29、 某种条件下从存储器的指定地址读取数据并输出到输出设备上；在某个时刻，某种条件下从输入设备上读取数据并按指定的地址存储到存储器中。

30、 运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，计算器的加减乘除等操作都在控制器控制下，由运算器完成。

31、 存储器是存放程序和数据的部件，一个存储器由成千上万个信息单元组成，每个信息单元对应有一个位置编号。可以把社区看成一个存储器，社区内的所有住户就是社区的信息单元，每个住户都有门牌号，方便查询。

32、 信息单元的位置编号就是该信息单元的地址，程序可以通过地址方便地寻址到该存储单元。

33、 前面介绍了计算器的输入设备、输出设备和计算器的核心单片机，对其体系结构和工作原理应该有所了解了。再看看计算器的主程序的编制思路，主程序就是把键盘子程序、显示子程序连成一个整体，使整个程序循环运行。

34、 进入主程序后，循环调用键盘扫描子程序，有键盘按下时，判读输入的数字还是运算符，如果是数字，存入存储器，调用显示程序显示输入的数字；如果是运算符，存入存储器，不显示运算符，

35、 等待运算符后面的数据录入；如果是等号，从存储器取出数据和运算符进行运算，并调用显示程序显示计算结果。

36、 计算机系统是由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置五大基本部件组成。这一结构也被称为冯诺依曼体系结构，其核心思想是存储程序的概念和程序的顺序执行。

37、 完整的计算机系统需要具备如下功能：把需要的程序和数据送至计算机中。必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

38、 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。能够按照要求将处理结果输出给用户。

39、 1、计算机系统的主要组成部件有哪些？最核心部件是那个？

40、 2、在计算机系统中，存储器起什么作用？

41、 3、拓展思考，编写的计算器程序如何写入到AT89C51单片机存储器中？

以上就是计算机系统结构这篇文章的一些介绍，希望对大家有所帮助。

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