计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的,计算机硬件是计算机系统中看得见、摸得着的物理装置,计算机软件是程序、数据和相关文档的集合。计算机系统的主要组成如下图所示。
1.计算机系统的硬件组成
传统概念上,基本的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成,随着网络技术的发展,通信部件也逐渐成为其基本构件。运算器和控制器及其相关部件已被集成在一起,统称为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)。CPU是硬件系统的核心,用于数据的加工处理,能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。
运算器是对数据进行加工处理的部件,它主要完成算术和逻辑运算。控制器的主要功能则是从主存中取出指令并进行分析,控制计算机的各个部件有条不紊地完成指令的功能。
存储器是计算机系统中的记忆设备,分为内部存储器(Main Memory,MM,简称内存、主存)和外部存储器(简称外存)。内存速度快、容量小,一般用来临时存储计算机运行时所需的程序、数据及中间结果。外存容量大、速度慢,可用于长期保存信息。寄存器是CPU中的记忆器件,用来临时存放指令、数据及运算结果。与内存储器相比,寄存器的速度要快得多。
习惯上将CPU和主存储器的有机组合称为主机。输入/输出(IO)设备位于主机之外,是计算机系统与外界交换信息的装置。所谓输入和输出,都是相对于主机而言的。输入设备的作用是把转换成二进制形式的信息输入到计算机的存储器中,输出设备的作用是把运算结果按照人们所要求的形式输出到外部设备或存储介质上。
2.计算机软件
计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机系统所开发的程序和相关文档的集合。如果计算机系统中仅有硬件系统,则只具备了计算的基础,并不能真正运算,只有将解决问题的步骤编制成程序并加载到计算机内存开始运行,才能完成运算。软件系统是计算机系统中的重要组成部分,通常可将软件分为系统软件和应用软件两大类。
常用的系统软件有:操作系统、驱动程序以及语言处理程序等。常用的应用软件有很多,如:QQ、微信等聊天软件,WPS、word、Excel、PPT等办公软件,还有其他拥有各种应用职能的软件。
3.计算机的类型
计算机技术的发展异常迅速,将更多的元件集成到单一的半导体芯片上,使得计算机变得更小,功耗更低,速度更快。
(1)按照体积和工作能力,计算机分为巨型机、大型机、小型机和微型机。微型机有多种形式,如台式机(Desktop)、膝上型计算机(Laptop)或笔记本式计算机(Notebook)、工作站(Workstation)、掌上型计算机和个人数字助理(Personal Digital Assistant PDA)等。
(2)按照功能是否专一,计算机分为通用计算机和专用(嵌入式)计算机。
(3)按照CPU的指令系统架构,计算机分为复杂指令系统计算机(Complex Instruction Set Computer,CISC)和精简指令系统计算机(Reduced Instruction Set Computer,RISC)。
(4)按体系结构及指令处理方式,计算机分为单指令流单数据流计算机(Single Instruction Single Data, SISD)、单指令流多数据流计算机 (Single Instruction Multiple Data,SN达、够相令流单数据流计算机(Multiple Instruction Single Data,MISD)和多指令流多数据流计算机(Multiple Instruction Multiple Data,MIMD)。
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