一台会记事的小计算机

复习

• 运算器负责计算
• 寄存器与存储器负责保存眼前数据和大量数据
• 地址、数据与控制信号决定一次读写

TL;DR

• 把运算器、寄存器和存储器接起来，机器就能读取、计算、写回
• 数据通路决定数据怎么走，控制信号决定何时开门
• 目前仍需人逐步拨动控制线

正文

　　我们已经拥有两大块：一块会算，一块会记。今天把它们接起来。

存储器 ──> 输入寄存器 ──> ALU ──> 结果寄存器
  ▲                                  │
  └──────────────────────────────────┘

　　再加上地址线和几个控制开关，这台机器就能完成三种基本动作：

1. 从指定地址读一个数进寄存器
2. 让 ALU 对寄存器里的数做运算
3. 把结果写回指定地址

算一次 3 + 5

　　假设地址 20 保存 3，地址 21 保存 5，我们想把结果写到地址 22：

1. 地址设为 20，发出读信号，把 3 收进寄存器 A
2. 地址设为 21，发出读信号，把 5 收进寄存器 B
3. ALU 控制码设为加法，把 8 收进结果寄存器
4. 地址设为 22，发出写信号，把 8 写进存储器

　　每一步都由时钟边沿整齐地完成。机器已经能读、算、写，而且结果不会在下一步消失。

还站着一个忙碌的人

　　问题是，这四步全靠人在外面拨地址、切控制码、按时钟。换一道题，人又要重新安排一遍。我们虽然没有亲手做加法，却成了专职指挥员。

　　能不能把“先读 20，再读 21，然后相加，最后写 22”也编码成数据，放进存储器，让机器自己照着做？

　　这就是程序。下一章，我们先发明机器能听懂的一句话。

思考题

　　在上述四步中，如果第 4 步误把地址设为 21，会发生什么？运算结果本身是否仍然正确？

小结

知识点

• 运算器与存储器通过寄存器和数据通路配合
• 一次计算可拆成读取、运算与写回
• 机器目前仍依赖人工发出控制信号

思考题答案（仅供参考）

　　ALU 算出的 8 仍然正确，但它会覆盖地址 21 原来的 5，而地址 22 不会得到结果。数据正确不代表送达的位置正确。

协议

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封面图

设计师 | 南国微雪