§ 1.2 计算机的组成 一 硬件组成 要了解数字计算机的主要组成和工作原理，可以从算盘说起。假设给你一个算盘、一张带有横格的纸和笔要求我们计算 y=ax+b-c 这样的题目 为了和下面讲到的内容作比较，我们不妨按照以下方法把使用算盘进行解题的过程步骤事先用笔详细地记录在带横格的纸上

我们计算的方法是

完成 y=ax+b-c 的计算过程中 ，我们用到了什么东西呢？ （1）纸，存储了原始数据和解题步骤 （2）算盘， 进行计算 （3）笔，记录原始数据和解题步骤到纸上、显示结果 （4）人，利用人的大脑和手，控制解题步骤的一步步的进行 计算机的组成部分：

计算机的组成部分： 运算器====算盘 存储器====纸 输入输出设备====笔 控制器====人的大脑

1． 运算器 好像一个算盘，主要功能是进行算术和逻辑运算 采用二进制 精度由位数决定 运算器的长度一般有8\16\32\64位 1． 运算器 好像一个算盘，主要功能是进行算术和逻辑运算 采用二进制 精度由位数决定 运算器的长度一般有8\16\32\64位

2． 存储器 其功能是保存和“记忆”解题的原始数据和解题步骤，存放的数据和步骤，首先要进行信息化编码，即全是二进制编码，一个半导体触发器由于有 1， 0 两种状态，可以记忆一个二进制代码 存储单元：在存储器中把保存一个数的16个触发器称为一个存储单元 地址：每个存储单元的编号 存储容量：存储器所有的存储单元称为存储容量 外存储器：如磁盘存储器和公判存储器 内存储器：半导体存储器

存储器结构示意图

3。控制器 控制器是计算机发号施令的部件，他控制计算机的各部件有条不紊的进行工作，具体的讲，控制器的任务是从内存中取出解题步骤加以分析，然后执行某种操作。 （1）  计算程序 运算器只能完成加、减、乘、除等简单的计算，复杂的计算需要化简成一步步的加、减、乘、除简单的操作，每一个基本操作叫指令，解决某一问题的一串指令叫程序。 （2） 指令形式 指令由两部分组成：操作码和操作数的地址（地址码） 操作码 地址码

指令的操作码的定义 指令 操作码 加法 001 减法 010 乘法 011 取数 101 存数 打印 111 停机 000

指令和数据在存储器中用二进制表示 一台计算机通常有几十种甚至上百种基本指令，从而构成了这台计算机的指令系统，指令系统不仅是硬件设计的依据，也是软件设计的基础。因此指令系统是衡量计算机性能的一个重要标志

（3）控制器的任务 他是全机的指挥中心，使计算机的各部件自动协调的工作。控制器工作的实质就是解释程序（指令）他每次从存储器读取一条指令，经过分析译码，产生一串操作指令，发向各个部件，控制各个部件的动作，使整个机器连续、有条不紊的工作，即执行指令。 （4） 指令流和数据流 指令和数据都是以二进制数码存储的，控制器可以区分指令和数据，一般来说，在取指周期从内存中读出的是指令流，执行周期得到的是数据流 一般把运算器和控制器和在一起称中央处理器(CPU),而将CPU和存储器合在一起称主机

  4 适配器和输入输出设备 输入设备： 是变换输入形式的部件，他将人们熟悉的信息形式变换成计算机能接受并是别的信息形式。输入的信息形式有数字、文字、图像、声音等，送入计算机的只有一种形式，就是二进制数。一般的输入设备由键盘、鼠标、语音输入设备等，所有输入设备可以看成数模转换器，他们把模拟量转换成数字量。 输出设备： 是变换输入形式的部件， 将计算机运行的结果转化成人们熟悉的信息形式和其他设备所能接受的形式，常用的数陈设备有显示器、打印机等 适配器： 计算机的输入/输出设备，中内繁多特性各异，有的速度高，有的速度低，因而他们不能直接同高速的主机相连，而通过适配器相连，适配器相当一个转换装置，它可以保证输入输出设备用计算机特性所要求的形式发送和接收信息。

二 软件系统 1 软件的组成与分类 2 软件的发展历史 二 软件系统 1 软件的组成与分类 软件是相对硬件来说的。计算机的软件是将解决问题的方法、思想和过程用程序进行描述，因此可以说程序就是软件。 一台计算机全部软件的集合，统称为这台计算机的软件系统，软件按功能分 有应用软件和系统软件 应用软件是用户为解决某种应用问题而编制的一些程序，如工程设计程序，数据处理程序，企业管理程序，等等 系统软件使用来简化程序设计，提高计算机的使用效率，扩充系统的功能来设计的，如操作系统，数据库管理系统，各种服务的诊断程序。 2 软件的发展历史 手工编程 汇编语言 算法语言 操作系统 数据库管理系统 自然语言

三 计算机系统的层次结构 1 多级组成的计算机系统 由上可知，计算机系统是由硬件和软件组成的，硬件和软件系统又各自包含了许多子系统，因此，计算机系统的结构十分复杂，但是通过仔细的观察可以发现计算机系统存在着层次结构，从功能上看，计算机系统可分为五层

第一级 微程序级 第二级 一般机器级 第三级 操作系统级 第四级 汇编语言级（语言处理和其他系统软件级） 第五级 高级语言级（应用程序级） 以上五个层次可以看出：1，2，3级是面向机器的它们为支持高层的需要二设置的；4，5级是面向应用的，他们是为了程序员解决问题而设置的 层次之间的关系十分密切的，上层是下层的开展，下层是上层的基础。另外层次的划分不是绝对的

2 软件和硬件的等价性 随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势，计算机软、硬件的界限变得愈来愈模糊，在用硬件实现的功能在原理上可以有软件实现；而用软件实现的功能也可以用硬件来完成，因此，硬件和软件在逻辑上是等价的。 固件化：现在可以把很多复杂的、常用的程序制成所谓的固件，就它的功能来说他是软件，但是从形态上来说他是硬件。就是本来通过软件手段来实现的某种功能，现在直接通过硬件来实现。