计算机组成原理

什么是计算机?

计算机(computer)俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑判断,还具有存储记忆功能,且能够按照程序的运行,自动、高速处理数据。


计算机是由什么组成的?

一个完整的计算机系统,是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

计算机系统组成

1. 硬件系统
主要分为主机和外设两部分,是指那些构成计算机系统的物理实体,它们主要由各种各样的电子器件和机电装置组成。
从ENIAC(世界上第一台计算机)到当前最先进的计算机,硬件系统的设计采用的都是 冯·诺依曼体系结构。

冯·诺依曼体系结构

  • 运算器: 负责数据的算术运算和逻辑运算,即数据的加工处理。
  • 控制器: 是整个计算机的中枢神经,分析程序规定的控制信息,并根据程序要求进行控制,协调计算机各部分组件工作及内存与外设的访问等。
  • 运算器和控制器统称中央处理器(即CPU)
  • 存储器: 实现记忆功能的部件,用来存储程序、数据和各种信号、命令等信息,并在需要时提供这些信息。
  • 输入设备: 实现将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。
  • 输出设备: 实现将计算机处理后生成的中间结果或最后结果(各种数据符号及文字或各种控制信号等信息)输出出来。

2. 软件系统

  • 主要分为系统软件和应用软件,是指计算机证运行所需的各种各样的计算机程序。
  • 系统软件的任务是既要保证计算机硬件的正常工作,又要使计算机硬件的性能得到充分发挥,并且为计算机用户提供一个比较直观、方便和友好的使用界面。

2.1 操作系统(Operation System,OS)

  • 没有安装操作系统的计算机,通常被称为 裸机
  • 如果想在 裸机 上运行自己所编写的程序,就必须用机器语言书写程序。
  • 操作系统作为接口的示意图


    在这里插入图片描述

2.1.1 操作系统的作用:

  • 是现代计算机系统中 最基本和最重要 的系统软件
  • 主要作用管理好硬件设备,并为用户和应用程序提供一个简单的接口,以便于使用
  • 而其他的诸如驱动程序、编译程序、数据库管理系统,以及大量的应用软件,都直接依赖于操作系统的支持

2.2 其他系统程序

  • 驱动程序:真正管理和控制硬件的程序,往往操作系统会携带一些默认版本
  • 语言处理程序:也称为编译程序,作用是把程序员用某种编程语言(如Python)所编写的程序,翻译成计算机可执行的机器语言。机器语言也被称为机器码,是可以通过CPU进行分析和执行的指令集。

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