計算機基本工作原理
計算機系統的組成
微型計算機由硬件系統和軟件系統組成。
硬件系統：指構成計算機的電子線路、電子元器件和機械裝置等物理設備，它包括計算機的主機及外部設備。
軟件系統：指程序及有關程序的技術文檔資料。包括計算機本身運行所需要的系統軟件、各種應用程序和用戶文件等。軟件是用來指揮計算機具體工作的程序和數據，是整個計算機的靈魂。
計算機硬件系統主要由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五部分組成。
計算機的工作原理
1、馮諾依曼原理
“存儲程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利數學家馮諾依曼提出的，所以又稱為“馮諾依曼原理”。該原理確立了現代計算機的基本組成的工作方式，直到現在，計算機的設計與制造依然沿著“馮諾依曼”體系結構。
2、“存儲程序控制”原理的基本內容
①采用二進制形式表示數據和指令。
②將程序(數據和指令序列)預先存放在主存儲器中(程序存儲)，使計算機在工作時能夠自動高速地從存儲器中取出指令，并加以執行(程序控制)。
③由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大基本部件組成計算機硬件體系結構。
3、計算機工作過程
第一步：將程序和數據通過輸入設備送入存儲器。
第二步：啟動運行后，計算機從存儲器中取出程序指令送到控制器去識別，分析該指令要做什么事。
第三步：控制器根據指令的含義發出相應的命令(如加法、減法)，將存儲單元中存放的操作數據取出送往運算器進行運算，再把運算結果送回存儲器指定的單元中。
第四步：當運算任務完成后，就可以根據指令將結果通過輸出設備輸出。
計算機的軟件分類
計算機軟件是指計算機運行、管理、應用和維護所需的各種程序、數據及其有關技術文檔資料。只有硬件沒有軟件的計算機稱為“裸機”，裸機只能運行由 0 和 1 組成的機器語言程序，沒有軟件系統的計算機幾乎是沒有用的。通常人們使用的計算機是經過軟件“包裝”的計算機，計算機的功能不僅僅取決于硬件系統，更大程度上由所安裝的軟件系統來決定。
軟件種類繁多，通常根據軟件用途可將其分為系統軟件和應用軟件。系統軟件是用于管理、控制和維護計算機系統資源的軟件，主要包括操作系統、語言處理程序、數據庫管理系統和服務程序等。應用軟件是針對某一應用而開發的軟件，可分為通用應用軟件和專用應用軟件。
計算機系統的層次結構
在一個完整的計算機系統中，計算機硬件和軟件之間是有一定的層次關系的，如圖 1-3 所示。計算機硬件位于是最低層，是計算機系統的基礎。操作系統位于硬件之上，而操作系統的上一層為其他系統軟件和應用軟件，最高層是用戶程序或文檔。
從圖中可以看出，操作系統向下對計算機硬件進行管理和控制，向上支持其他各種軟件，即所有其他軟件都必須在操作系統的支持下才能運行。因此，操作系統是系統軟件的核心，是其他軟件的基礎，同時也是用戶與計算機進行交流的接口軟件。
計算機的工作原理
計算機工作的過程就是執行程序的過程。了解程序的執行過程，也就明白了計算機的工作原理。為了解決某一問題，程序設計人員將一條條指令進行有序的排列，然后在計算機上執行這一指令序列，便可完成預定的任務。因此，程序是一系列有序指令的集合，計算機執行程序就是執行一系列有序指令。
1.計算機的指令和指令系統
指令是能被計算機識別并執行的二進制代碼，它規定了計算機能完成的某一種操作。通常一臺計算機有許多條作用不同的指令，所有指令的集合稱為該計算機的指令系統。
一條指令通常由操作碼和操作數兩部分組成的，即：
( 1 )操作碼：指明該指令要完成的操作類型或性質，如加、減、取數或輸出數據等。
( 2 )操作數：指明操作對象的內容或所在的單元地址，操作數在大多數情況下是地址碼。
指令系統中的指令條數因計算機類型的不同而不同，少則幾十條，多則數百條。一般來說，無論是哪一種類型的計算機，都具有以下功能的指令：數據傳送型指令、數據處理型指令、程序控制型指令、輸入 / 輸出型指令、硬件控制型指令。
2.計算機工作原理
計算機的工作過程實際上就是快速地執行指令的過程。指令執行是由計算機硬件來實現的，指令執行時，必須先裝入計算機內存， CPU 負責從內存中逐條取出指令，并對指令分析譯碼，判斷該條指令要完成的操作，向各部件發出完成操作的控制信號，從而完成了一條指令的執行。當執行完一條指令后再處理下一條指令， CPU 就是這樣周而復始地工作，直到程序的完成。
在計算機執行指令過程中有兩種信息在流動：數據流和控制流。數據流是指原始數據、中間結果、結果數據和源程序等，這些信息從存儲器讀入運算器進行運算，所得的計算結果再存 入 存儲器或傳送到輸出設備。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，指揮各部件協調地工作。
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