硬件系統主要由CPU、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。中央處理器(CPU)是信息高速運算和處理的主要部件,其處理速度可達每秒數億次運算。
存儲器用於存儲程序、數據和文件,它通常由快速內部存儲器(容量為數百兆字節甚至數千兆字節)和慢速海量外部存儲器(容量為數十千兆字節或更多)組成。各種輸入輸出外部設備是人機之間的信息轉換器,輸入輸出控制系統管理外部設備與主存儲器(中央處理器)之間的信息交換。
軟件
軟件分為系統軟件、支撐軟件和應用軟件。系統軟件由操作系統、應用程序和編譯器組成。操作系統管理和控制各種軟件和硬件資源。實用程序是為了方便用戶而設計的,例如文本編輯。編譯器的作用是將用戶用匯編語言或某種高級語言編寫的程序翻譯成機器可以執行的機器語言程序。
支撐軟件包括界面軟件、工具軟件、環境數據庫等。它可以支持計算機環境並提供軟件開發工具。支持軟件也可以被認為是系統軟件的壹部分。應用軟件是用戶根據自己的需要編寫的特殊程序。它借助系統軟件和支撐軟件運行,是軟件系統的最外層。
特性
1.計算:幾乎所有復雜的計算都可以用計算機通過算術和邏輯運算來實現。
2.判斷:計算機具有判斷不同情況,選擇不同處理方式的能力,因此可用於管理、控制、對抗、決策、推理等領域。
3.存儲:計算機可以存儲大量的信息。
4.精度:只要字長足夠,理論上計算精度不受限制。
5、快:壹次計算機運算所需的時間已經小到納秒。
6.通用:計算機是可編程的,不同的程序可以實現不同的應用。
7.易用性:豐富的高性能軟件和智能人機界面極大地方便了使用。
8.聯網:多個計算機系統可以在通信網絡的幫助下超越地理界限,共享遠程信息和軟件資源。
原則
雖然自20世紀40年代第壹臺電子通用計算機誕生以來,計算機技術發展迅速,但今天的計算機仍然基本采用存儲程序結構,即馮·諾依曼結構。這種結構實現了實用的通用計算機。
存儲程序結構將計算機描述為四個主要部分:算術邏輯單元、控制電路、存儲器和輸入輸出設備。這些元件由壹組扁平電纜(特別是當壹組導線用於不同意圖的數據傳輸時,也稱為總線)連接,並由時鐘驅動(當然,壹些其他事件也可能驅動控制電路)。
從概念上講,計算機的內存可以看作是壹組“細胞”。每個“細胞”都有壹個稱為地址的號碼;而且可以存儲較小的定長信息。這些信息可以是指令(告訴計算機做什麽)或數據(指令的處理對象)。原則上,每個“單元”可以存儲其中任何壹個。
算術邏輯單元(ALU)可以被稱為計算機的大腦。它可以做兩種運算:第壹種是算術運算,比如兩個數的加減。算術運算器在ALU中的作用非常有限。事實上,有些alu根本不支持電路級的乘除運算(因為用戶只能通過編程進行乘除運算)。
第二種是比較運算,即給定兩個數,ALU進行比較,確定哪個更大。
輸入輸出系統是計算機接收外界信息並向外界反饋運算結果的手段。對於壹臺標準的個人計算機來說,主要的輸入設備是鍵盤和鼠標,而輸出設備是顯示器、打印機和許多其他可以連接到計算機的輸入輸出設備。
控制系統連接上述計算機的所有部分。它的功能是從內存和輸入/輸出設備中讀取指令和數據,解碼指令,並將符合指令要求的正確輸入傳遞給ALU,告訴ALU如何處理這些數據以及將結果數據返回到哪裏。
控制系統中的壹個重要部件是壹個計數器,用來記錄當前指令的地址。通常,該計數器隨著指令的執行而累積,但是有時如果指令指示跳轉,則不遵循該規則。
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