计算机的基本结构和部件功能|计算机应用基础

1.计算机的基本结构和工作流程

无论是大型机还是微型机,目前都是按照冯·诺依曼提出的计算机体系结构设计制造的。冯·诺依曼体系结构计算机由五大功能部件组成,即运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。它们之间的相互关系如图1-3所示。

图1-3　计算机功能部件及其相互关系

计算机完成一个计算任务一般要经过输入程序和数据、处理数据、输出结果三个阶段。程序和数据通过键盘、硬盘或光盘等输入设备输入内部存储器。控制器按顺序逐条读出程序的指令,加以加析、译码,然后发出相应的控制信号给有关部件去执行。例如发指令指示运算器到存储器读取数据进行运算,并将结果送回存储器中,发指令指示显示器显示运算结果,发指令指示打印机将运算结果打印出来,或者指示硬盘驱动器将结果存储到硬盘中。计算机不停地读取指令、分析指令、执行指令,直到获得最后结果。这就是计算机程序的工作方式。

2.运算器(Arithmetic Unit)

运算器是计算机进行算术运算与逻辑运算的主要部件。它受控制器的控制,对存储器送来的数据进行指定的运算,并将运算结果送回存储器。

3.控制器(Control Unit)

控制器是计算机的指挥中心,它逐条读取存储器中的指令并进行译码,根据程序所确定的算法和操作步骤,发出命令指挥与控制计算机各部件工作。

控制器与运算器一起组成了计算机的核心,称为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。(www.xing528.com)

4.存储器(Memory)

存储器是计算机的存储部件,用于存放原始数据和程序。计算机存储器通常有内部存储器以及外部存储器两种。内部存储器简称内存,又称为主存储器,主要存放当前要执行的程序及相关数据。CPU可以直接对内存数据进行存、取操作,且存、取速度很快。因为造价高(以存储单元计算),所以容量比外部存储器要小。外部存储器简称外存,又称为辅助存储器,主要存放大量计算机暂时不执行的程序以及目前尚不需要处理的数据。因为造价低,所以容量远比内存大,但存、取速度要慢得多。CPU存、取外部存储器的数据时,都必须将数据先调入内部存储器。内部存储器是计算机数据交换的中心。CPU与内部存储器一起称为计算机的主机。

目前内部存储器均采用半导体存储器,其存储实体是芯片中的一些电子线路。内部存储器又可分两类:一类是只能读不能写的只读存储器(Read-only Memory,ROM),另一类是既可读又可写的随机存储器(Random-accessed Memory,RAM)。通常说“主存储器”或“内存”一般是指随机存储器。

5.输入设备(Input Device)

输入设备通过接口电路把原始数据和程序转换0、1代码串输入计算机的存储器中。计算机的输入设备种类很多,常用的有键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、触摸屏等。

6.输出设备

输出设备通过接口电路将计算机处理过的信息从机器内部表示形式转换成人们熟悉的形式输出,或转换成其他设备能够识别的信息输出。例如,将处理过的信息以十进制数、字符、图形、表格等形式显示或打印出来。

输入设备、输出设备、外部存储器和其他辅助设备统称为外部设备。