準確地理解,一臺普通的計算機可以看作是一個系統,有輸入、輸出、處理、存儲等子系統,還有軟件系統。
每一臺計算機都有兩大件——硬件和軟件。
所謂硬件,是指實實在在、看得見摸得著的機器部件。我們看到的計算機,有一些機柜或機箱,里面是各式各樣的電子器件,加上鍵盤、鼠標器、顯示器及打印機,這些都是硬件。
所謂軟件,就是程序以及有關文檔的總稱。程序是由一系列指令組成的,每條指令一般都能激發機器進行相應的操作。計算機專家把程序在機器中的執行比作廚師 做菜,菜譜就是程序。廚師根據菜譜的規定一步一步地去做,直到把菜燒好。菜譜的實施結果是一道菜肴,程序的執行結果是按照某種格式產生一個輸出,文檔是與 程序有關的輔助性文字材料。
電子計算機的核心部件之一中央處理器(CPU),是在計算機內部完成指令讀出、解釋和執行的部件在計算機 的硬件系統中,除了輸入、輸出設備和存儲器外,還有兩個最關鍵的部件,那就是運算器及控制器。這兩個部件的性能往往決定著整個計算機系統的性能,加上二者 之間聯系最為密切,所以往往將二者結合在一起。運算器和控制器合在一起稱為中央處理器,這是英文Control Processing Unit的中文譯 名,我們一般取3個英文單詞的打頭字母合成為CPU。CPU在現代微型計算機中往往是合在一個芯片上,這是電腦中最為關鍵的部位,是采用集成電路技術制作 的。
專家們把CPU與內存合在一起稱為計算機的主機,它相當于人的大腦,用來記憶事件,進行分析,判斷運算,并控制各部分協調工作,準確地完成特定的任務。
輸入與輸出設備稱為外部設備,簡稱外設。它們只是溝通與主機聯系的橋梁,好比人接受信息的感覺器官和發出動作的軀體。
CPU在計算機中的重要性無以復加,人們形象地將CPU稱為“電腦之心”。CPU也一般地被稱為微處理器,具體包括:運算器、寄存器、累加器、算術邏輯部件、控制部件、時鐘發生器、內部總線等。
運算器是心中之心,是計算機處理信息從而形成新信息的加工廠。它的主要功能是完成對數據的算術運算、邏輯運算和邏輯判斷,所以也稱為算術邏輯單元。
運算器內常設若干可以寄存數據的寄存器。運算時,在計算機控制器的統一指揮下,由存儲器或寄存器向運算器提供所需信息,進行加減算術運算或其他一些運算。運算結果根據情況或者暫存在內部寄存器,或者送回到存儲器。
運算器主要是由一個加法器、幾個寄存器和一些控制線路組成的。
控制器是計算機的神經中樞,指揮全機子系統自動地、協調地工作。具體地講,首先它要從存儲器中取出一條指令,然后對這條指令進行分析,指出該指令要完成 什么樣的操作,并指明操作數的地址,最后,根據操作數所在的地址,取出操作數,完成某種操作。這就是說,從取得指令到完成指令給定的任務這一過程,一般須 經歷取指、分析、執行三個階段,每個階段又都包含了為數更多、安排在不同的、在更短的時間間隔內完成的小任務。
控制器的主要部件有: 指令寄存器,負責寄存指令;譯碼器,將指令中的操作碼翻譯成相應的控制信號;時序節拍發生器,產生一定的時序脈沖和節拍電位,使計算機有節奏、有次序地工 作;操作控制部件,將脈沖、電位和譯碼器的控制信號組合起來,有時間、有順序地去控制各個部件做相應操作;指令計算器,指出下一條指令。
人們通常所講的486、586機器,都是相對于CPU的功能來講的;未來的生物電腦等先進電腦,也往往是指對CPU的改進處理而言的。從這個意義上講,CPU的進步代表了計算機的進步。