计算机的基本组成与工作原理摘要；认识和理解计算机硬件系统的基本构成和工作原理，有利于在此基础上更好地理解软件系统中的各种概念，以及各种操作要求的必然性。从而，深刻认识计算机及其操作使用。 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的，计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。人类通过计算机软件使用计算机。通过软件的包装，人们可以不必太多地了解机器本身的结构与原理，就可以方便灵活地使用计算机。为解决某一个问题而设计的指令序列称为程序。 硬件（Hardware）系统是构成计算机的物理装置，是看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。硬件是整个系统运行的物理平台，计算机的性能，如运算速度、存储容量、计算精度、可靠性等，很大程度上取决于硬件的配置。计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去，直至遇到停止指令。程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。冯诺依曼机工作原理：存储程序和程序控制 存储程序 指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据，通过一定方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制 指计算机运行时能自动地逐一取出程序中一条条指令，加以分析并执行规定的操作。 计算机是依靠硬件和软件的配合进行工作的，计算机工作过程就是指令、程序的执行过程。 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 诺依曼和他的同事们在一篇题为关于电子计算机逻辑设计的初步讨论的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 计算机内部采用二进制数码来表示指令和数据，每条指令由一个操作码和一个地址码组成，其中操作码表示所做的操作性质，地址码则指出被操作数在存储器中的存放地址。 采 用存储程序的概念，即将编制好的程序（由计算机指令组成的序列）和原始数据存入计算机的主存储器中，使计算机在工作时能够连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通过输出设备输出计算结果。计算机指令就是计算机根据人们预定的安排，自动地进行数据的快速计算和加工处理。人们预定的安排是通过一连串指令（操作者的命令）来表达的，这个指令序列就称为程序。一个指令规定计算机执行一个基本操作。一个程序规定计算机完成一个完整的任务。一种计算机所能识别的一组不同指令的集合，称为该种计算机的指令集合或指令系统。在微机的指令系统中，主要使用了单地址和二地址指令。其中，第1个字节是操作码，规定计算机要执行的基本操作，第2个字节是操作数。计算机指令包括以下类型：数据处理指令（加、减、乘、除等）、数据传送指令、程序控制指令、状态管理指令。整个内存被分成若干个存储单元，每个存储单元一般可存放8位二进制数（字节编址）。每个在位单元可以存放数据或程序代码。为了能有效地存取该单元内存储的内容，每个单元都给出了一个唯一的编号来标识，即地址。 按照冯诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。微机的主要性能指标 字长：CPU能够同时处理的比特（bit）数目。它直接关系到计算机的计算精度、功能和速度。字长越长，计算精度越高，处理能力越强。常见的微型机字长有8位、16位、32位。主频（时钟频率）：时钟脉冲发生器所产生的时钟信号频率（MHz）。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。 内存容量：内存储器中能够存储信息的总字节数，一般以KB、MB为单位，反映了内存储器存储数据的能力。运算速度：计算机每秒运算的次数（MIPS - 每秒百万条指令）。 系统的可靠性：系统在正常条件下不发生故障或失效的概率。 外设配置：外设是指计算机的输入、输出设备以及外存储器等，其中，显示器有单色、彩色之分，也有高、中、低分辨率之分，磁盘有软盘与硬盘之分，软盘有高密、低密之分。软件配置：软件配置包括操作系统、计算机语言、数据库管理系统、网络通信软件、汉字软件及其他各种应用软件等。存取周期：对内存进行一次访问（存取）操作所需的时间当人们需要用计算机来解决某个问题时，首先要将问题分解为若干个基本操作，并把每一种基本操作转换成相应的指令，按一定的顺序进行编排。当计算机执行这一指令序列时，就完成了预定的任务。一台计算机的指令种类是有限的，但是通过人们的精心设计，可以编写出完成各种不同类型问题的程序经过人们几十年的努力，计算机的组成结构已经基本定型，现在我们日常使用的微机在硬件方面可以用以下方式。表示：这里CPU就是我们以前谈到的中央处理器的英文缩写，它和其它辅助电路构成了计算机的核心。我们通过键盘和其它输入设备输入的信息经过它的处理之后显示在显示器上。在信息处理过程中，CPU要和内存频繁地交换信息，在工作结束之后，还要把内存中的数据保存在磁盘上。