计算机基本工作原理

寿命最长的龟2023-02-08  8

计算机系统的组成

微型计算机由硬件系统和软件系统组成。

硬件系统:指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备,它包括计算机的主机及外部设备。

软件系统:指程序及有关程序的技术文档资料。包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据,是整个计算机的灵魂。

计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。

计算机的工作原理

1、冯诺依曼原理

“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的,所以又称为“冯诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式,直到现在,计算机的设计与制造依然沿着“冯诺依曼”体系结构。

2、“存储程序控制”原理的基本内容

①采用二进制形式表示数据和指令。

②将程序(数据和指令序列)预先存放在主存储器中(程序存储),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(程序控制)。

③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。

3、计算机工作过程

第一步:将程序和数据通过输入设备送入存储器。

第二步:启动运行后,计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别,分析该指令要做什么事。

第三步:控制器根据指令的含义发出相应的命令(如加法、减法),将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算,再把运算结果送回存储器指定的单元中。

第四步:当运算任务完成后,就可以根据指令将结果通过输出设备输出。

计算机的软件分类

计算机软件是指计算机运行、管理、应用和维护所需的各种程序、数据及其有关技术文档资料。只有硬件没有软件的计算机称为“裸机”,裸机只能运行由 0 和 1 组成的机器语言程序,没有软件系统的计算机几乎是没有用的。通常人们使用的计算机是经过软件“包装”的计算机,计算机的功能不仅仅取决于硬件系统,更大程度上由所安装的软件系统来决定。

软件种类繁多,通常根据软件用途可将其分为系统软件和应用软件。系统软件是用于管理、控制和维护计算机系统资源的软件,主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序等。应用软件是针对某一应用而开发的软件,可分为通用应用软件和专用应用软件。

计算机系统的层次结构

在一个完整的计算机系统中,计算机硬件和软件之间是有一定的层次关系的,如图 1-3 所示。计算机硬件位于是最低层,是计算机系统的基础。操作系统位于硬件之上,而操作系统的上一层为其他系统软件和应用软件,最高层是用户程序或文档。

从图中可以看出,操作系统向下对计算机硬件进行管理和控制,向上支持其他各种软件,即所有其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。因此,操作系统是系统软件的核心,是其他软件的基础,同时也是用户与计算机进行交流的`接口软件。

计算机的工作原理

计算机工作的过程就是执行程序的过程。了解程序的执行过程,也就明白了计算机的工作原理。为了解决某一问题,程序设计人员将一条条指令进行有序的排列,然后在计算机上执行这一指令序列,便可完成预定的任务。因此,程序是一系列有序指令的集合,计算机执行程序就是执行一系列有序指令。

1.计算机的指令和指令系统

指令是能被计算机识别并执行的二进制代码,它规定了计算机能完成的某一种操作。通常一台计算机有许多条作用不同的指令,所有指令的集合称为该计算机的指令系统。

一条指令通常由操作码和操作数两部分组成的,即:

( 1 )操作码:指明该指令要完成的操作类型或性质,如加、减、取数或输出数据等。

( 2 )操作数:指明操作对象的内容或所在的单元地址,操作数在大多数情况下是地址码。

指令系统中的指令条数因计算机类型的不同而不同,少则几十条,多则数百条。一般来说,无论是哪一种类型的计算机,都具有以下功能的指令:数据传送型指令、数据处理型指令、程序控制型指令、输入 / 输出型指令、硬件控制型指令。

2.计算机工作原理

计算机的工作过程实际上就是快速地执行指令的过程。指令执行是由计算机硬件来实现的,指令执行时,必须先装入计算机内存, CPU 负责从内存中逐条取出指令,并对指令分析译码,判断该条指令要完成的操作,向各部件发出完成操作的控制信号,从而完成了一条指令的执行。当执行完一条指令后再处理下一条指令, CPU 就是这样周而复始地工作,直到程序的完成。

在计算机执行指令过程中有两种信息在流动:数据流和控制流。数据流是指原始数据、中间结果、结果数据和源程序等,这些信息从存储器读入运算器进行运算,所得的计算结果再存 入 存储器或传送到输出设备。控制流是由控制器对指令进行分析、解释后向各部件发出的控制命令,指挥各部件协调地工作。

工作原理是计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。

计算机的主要特点是运算速度快,计算机内部电路组成,可以高速准确地完成各种算术运算;计算精确度高,计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的;逻辑运算能力强,能对信息进行比较和判断;计算机可以存储大量的信息。

扩展资料:

计算机的应用

1、多媒体应用

随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展,人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来,构成一种全新的概念—“多媒体”。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播、交流和出版等领域中,多媒体的应用发展很快。

2、计算机网络

由一些独立的和具备信息交换能力的计算机互联构成,以实现资源共享。计算机在网络方面的应用使人类之间的交流跨越了时间和空间障碍。计算机网络已成为人类建立信息社会的物质基础,它给我们的工作带来极大的方便和快捷。

3、信息管理

以数据库管理系统为基础,辅助管理者提高决策水平,改善运营策略。信息处理具体包括数据的采集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。

参考资料来源:百度百科-计算机

参考资料来源:百度百科-计算机工作原理

计算机原理由冯·诺依曼(Von Neumann)与莫尔小组于1943年—1946年提出。在人类科技史上还没有一种科学可以与计算机的发展之快相提并论。计算机原理适用于科学计算、信息管理等领域。

1943——1946年美国宾夕法尼亚大学研制的电子数字积分器和计算机ENIAC(Electronic Numerical And Computer)是世界上第一台电子多用途计算机。一般认为它是现代计算机的始祖。与ENIAC计算机研制的同时,冯·诺依曼(Von Neumann)与莫尔小组合作研制EDVAC计算机,采用了存储程序方案,其后开发的计算机都采用这种方式,称为冯·诺依曼计算机。

计算机原理特点:

1、计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。

2、采用存储程序的方式,程序和数据放在同一个存储器中,指令和数据一样可以送到运算器运算,即由指令组成的程序是可以修改的。

3、数据以二进制代码表示。

4、指令由操作码和地址码组成。

5、指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址,一般按顺序递增,但可按运算结果或外界条件而改变。


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