在介紹計算機的工作原理之前，首先了解一下什么是計算機指令。

簡單的理解，指令指的是能被計算機識別并執行的二進制代碼，它規定了計算機能夠完成的某一種操作。一條指令通常由 2 部分組成，分別是操作碼和操作數，整條指令的結構如圖 1 所示。

圖 1 指令的構成

其中，操作碼和操作數所表示的含義，分別是：

操作碼：用于指明該指令要完成的操作，如存數、取數等。操作碼的位數決定了一個機器指令的條數。當使用定長度操作碼格式時，若操作碼位數為 n，則指令條數可有 2n 條。

操作數：用于表示操作對象的內容或者所在的單元格地址。在大多數情況下，操作數是地址碼(有0～3位)。需要注意的是，從地址代碼得到的僅是數據所在的地址，既可以是源操作數的存放地址，也可以是操作結果的存放地址。

大致了解計算機指令的含義和用法之后，接下來講解計算機的工作原理。

計算機的工作過程實際上是快速地執行指令的過程。計算機在工作時，共有兩種信息在流動，一種是數據流，另一種是控制流。

數據流是指原始數據、中間結果、結果數據、源程序等；

控制流是由控制器對指令進行分析、解釋后向各部件發出的控制命令，用于指揮各部件之間協調地工作。

下面通過分析的指令的執行過程，來使讀者能夠清楚地認識計算機的基本工作原理。計算機的指令執行過程可分為如下幾個步驟：

取指令：從內存儲器中取出指令送到指令寄存器。

分析指令：對指令寄存器中存放的指令進行分析，由譯碼器對操作碼進行譯碼，將指令的操作碼轉換成相應的控制電信號，并由地址碼確定操作數的地址。

執行指令：它是由操作控制線路發出的完成該操作所需要的一系列控制信息，以完成該指令所需要的操作。

為執行下一條指令做準備：形成下一條指令的地址，指令計數器指向存放下一條指令的地址，最后控制單元將執行結果寫入內存。

上述步驟執行完畢后，也就執行完成了一條指令。一條指令的執行過程稱為一個“機器周期”。指令的執行過程如圖 2 所示。

圖 2 指令的執行過程

計算機在運行時，CPU 從內存讀取一條指令到 CPU 內執行，指令執行完畢，再從內存讀取下一條指令到 CPU 執行。CPU 不斷地讀取指令、分析指令、執行指令，再讀取下一條指令，這就是程序的執行過程。

總之，計算機的工作就是執行程序，即自動連續地執行一系列指令，而程序開發人員的工作就是編制程序，使計算機持續地工作。

總結

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