2计算机系统的基本组成

1.计算机系统的基本结构

一个完整的计算机系统是由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成的。硬件系统是计算机组成部件的总称，是计算机实现其功能的物质基础。软件系统是指挥计算机运行的程序集，按功能分为系统软件和应用软件。

计算机系统的基本结构

2.存储程序控制的基本概念

“存储程序控制”的概念是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼等于 1946 年提出的，概括起来有如下一些要点：

（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了这五个部分的基本功能。

（2）采用二进制形式表示数据和指令。

（3）将程序和数据事先放在存储器中，使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令并加以执行。

存储程序控制

1.2.2计算机硬件系统

1.计算机硬件系统的组成

计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等部分组成。由于运算器、控制器和存储器这三个部分是信息加工、处理的主要部件，所以把它们合称为“主机”，而输入设备和输出设备则合称为“外部设备”。又因为运算器和控制器无论在逻辑关系上还是在结构工艺上都有十分紧密的联系，往往将两者组装在一起，所以将这两个部分称为“中央处理器”（Central Processing Unit，CPU）。

2.计算机硬件系统各部件的功能

下面对计算机硬件系统的几个基本部分作简单介绍。

（1）运算器。运算器是一个用于信息加工的部件，它用来对二进制的数据进行算术运算和逻辑运算，所以也叫作“算术逻辑运算部件”（Arithmetic Logic Unit ，ALU）。

运算器的核心部分是加法器。因为四则运算加、减、乘、除等算法都归结为加法与移位操作，所以加法器的设计是算术逻辑线路设计的关键。

（2）控制器。控制器产生各种控制信号，指挥整个计算机有条不紊地工作。它的主要功能是根据人们预先编制好的程序，控制与协调计算机各部件自动工作。控制器按一定的顺序从主存储器中取出每一条指令并执行，执行一条指令是通过控制器发出相应的控制命令串来实现的。因此，控制器的工作过程就是按预先编好的程序，不断地从主存储器中取出指令、分析指令和执行指令的过程。

（3）存储器。存储器是用来存放指令和数据的部件。对存储器的要求是不仅能保存大量二进制信息，而且能够快速存、取信息。一般计算机存储系统划分为两级，一级为内存储器（主存储器），如半导体存储器，它的存取速度快，但容量小，用于存储正在执行的程序和数据；另一级为外存储器（辅助存储器），如硬盘、磁盘存储器等，它的存储速度慢，但容量很大，用于存储暂未执行的程序和数据。在运算过程中，内存储器直接与 CPU 交换信息，而外存储器不能直接与 CPU 交换信息，外存储器只有将信息传送到内存储器后才能由 CPU 进行处理，其性质和输入/输出设备相同，所以一般外存储器归属于外部设备。

（4）输入/输出设备。输入/输出设备又称外部设备，是实现人与计算机之间相互联系的部件。其主要功能是实现人—机对话、输入与输出以及各种形式的数据变换等。

1.2.3计算机软件系统

从广义上说，软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的总和。通常按功能可将软件分为系统软件和应用软件，为此首先介绍一些基本概念。

1. 有关的概念

（1）机器语言。机器语言是一种用二进制形式表示的，并且能够直接被计算机硬件识别和执行的语言。

（2）汇编语言。汇编语言是一种将机器语言符号化的语言，它用便于记忆的字母、符号代替数字编码的机器指令。

（3）指令。指挥计算机进行基本操作的命令称为指令。

（4）程序。程序是为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句的集合。

（5）高级程序设计语言。高级程序设计语言是一类面向用户的，与特定机器指令集相分离的程序设计语言，如 C 语言等。

（6）语言处理程序。语言处理程序的作用是将用户利用高级语言编写的源程序转换为机器语言代码序列，然后由计算机硬件加以执行。

（7）语言处理方式。语言处理方式有解释和编译。解释方式是指对源程序的每条指令边解释（翻译为一个等价的机器指令）边执行。编译方式是指将用户源程序全部翻译成机器语言的指令序列，变为目标程序。执行时，计算机直接执行目标程序。这种语言处理程序称为编译程序，目前，大部分程序设计语言均采用编译方式。

2. 系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统，是用来扩大计算机的功能、提高计算机的工作效率以及方便用户使用计算机的软件，如操作系统、故障诊断程序、语言处理程序等。

3. 应用软件

应用软件是为解决某个应用领域中的具体任务而编制的程序，如各种科学计算机程序、数据统计与处理程序、情报检索程序、企业管理程序、生产过程自动控制程序等。