現代計算機包含各種各樣的組成元素，如下所示：計算問題 - 長期以來，人們已經認識到計算機體系結構理論不僅僅侷限於裸機硬體的機制。現代計算機是一個整合系統，包括機器硬體、指令集、系統軟體、應用程式和使用者介面。這些系統元素如下圖所示。對於科學技術中的科學問題，解決方案需要複雜的數學系統和無限的整數或浮點數計算。對於商業和政府中的字母數字問題，解決方案需要詳細的交易、龐大的資料庫管理和資料……閱讀更多

有一些基本的指導原則或設計元素可以用來對匯流排進行分類和區分。匯流排型別 匯流排線路可以分為兩種通用型別：專用和複用。專用匯流排線路永久地分配給一個功能或計算機元件的物理子組。複用匯流排線路根據某些引數分配給多個功能。仲裁方法 在除最簡單的系統之外的所有系統中，多個模組都可能需要控制匯流排。因此，一次只能有一個單元在總線上進行資料傳輸，需要某種仲裁方法。各種方法可以分類……閱讀更多

計算機的硬體元件分為五類：輸入單元、中央處理單元、輸出單元、控制單元、算術邏輯單元。輸入單元 輸入單元用於計算機讀取資訊。最常用的輸入裝置包括鍵盤、滑鼠、操縱桿、軌跡球、麥克風等等。每當點選一個鍵時，相應的字母或數字都會被轉換成等效的二進位制程式碼，並透過電纜傳輸到記憶體或處理器。輸出單元 輸出單元與輸入單元相反。當處理器將輸出傳送到輸出……閱讀更多

BCD加法器指的是一個4位二進位制加法器，可以對兩個4位的BCD格式字進行加法運算。加法的輸出是一個BCD格式的4位輸出字。它可以描述被加數和加數的十進位制和，以及在該和超過9的十進位制值時產生的進位。因此，BCD加法器可以執行十進位制加法運算。BCD加法器是一個電路，它並行地對兩個BCD數字進行加法運算，並生成一個也是BCD格式的和數字。BCD加法器在其內部結構中應該包含校正邏輯。要將0110新增到二進位制……閱讀更多

十進位制算術運算指的是執行十進位制微操作的數字函式。此函式透過形成被減數的9的補碼或10的補碼來加或減十進位制數。這個十進位制算術單元首先接受編碼的十進位制數，然後生成二進位制形式的輸出。用於對十進位制資料和二進位制資料進行算術運算的演算法是相似的。如果正確解釋微運算子號，則相同的流程圖可用於乘法和除法。BCD中的十進位制數儲存在計算機暫存器中，每組四個位。執行十進位制微操作時，每4位組表示……閱讀更多

需要減法器電路來對兩個十進位制數執行減法運算。BCD減法與BCD加法略有不同。透過取被減數的9的補碼或10的補碼並將其加到被減數來執行減法運算更經濟。不可能透過對程式碼中的每一位取反來獲得9的補碼，因為BCD不是自補碼。9的補碼必須由一個電路形成，該電路將每BCD數從9中減去。可以獲得用BCD表示的十進位制數字的9的補碼……閱讀更多

BCD加法器指的是一個4位二進位制加法器，可以對兩個4位的BCD格式字進行加法運算。加法的輸出是一個BCD格式的4位輸出字，它定義了被加數和加數的十進位制和，以及在該和超過9的十進位制值時產生的進位。因此，BCD加法器可以實現十進位制加法運算。BCD加法器的構造 二進位制數字的和 BCD數字的和 KZ8Z4Z2Z1CS8S4S2S1十進位制00000000000000010000110001000010200011000113001000010040010100101500110001106001110011170100001000801001010019010101001010010111001111011001000012011011000113011101011014011111011115100001010016100011010117100101101018100111101119在這個表中，K是進位。字母Z下面的下標定義了權重。根據該表，權重為8、4、2和1。這些權重可以……閱讀更多

二進位制除法類似於十進位制除法。這個過程包括連續的比較、移位和減法。與十進位制數的除法相比，二進位制數的除法比較容易，因為商要麼是0，要麼是1。也沒有必要檢查被除數（部分餘數）能容納除數多少次。除法溢位 在計算機系統中，除法運算可能會導致商溢位，因為暫存器無法儲存超過標準長度的數字。為了更好地理解這一點，考慮一個具有標準5位暫存器的系統。一個暫存器用於……閱讀更多

向量處理是一箇中央處理單元，它可以在單個指令中執行完整的向量輸入。它是一個完整的硬體資源單元，使用單個指令在記憶體中實現一系列類似的資料元素。科學和研究計算涉及許多計算，需要大量的高效能計算機。這些計算如果在傳統計算機上執行，可能需要幾天或幾周才能完成。科學和工程問題可以用向量處理的向量和矩陣方法來指定。向量處理的特徵 向量處理具有以下各種特徵：向量……閱讀更多

精簡指令集計算機（RISC，Reduced Instruction Set Computers）的設計目標是實現每個指令週期執行一條指令。這種 RISC 管線有助於簡化計算機體系結構的設計。它與所謂的語義鴻溝有關，即高階語言 (HLL) 提供的操作與計算機體系結構提供的操作之間的差異。為了避免這些問題，計算機架構師通常的做法是為新的架構增加複雜性層。這也增加了指令的數量和複雜性，以及定址模式的數量。閱讀更多