计算机系统概述

野性酷女 2022-01-06 23:29 305阅读 0赞

计算机系统概述

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计算机处理过程

CPU，计算机的核心。根据冯.[诺依曼][Link 1]的理论架构，计算机包括五大部分：运算器、控制器、存储设备、输入、输出设备。  
  
运算器和控制器是最核心的部分，通常做在一个器件上，称作CPU（Center Processing Unit）。CPU和[内存储器][Link 2]一起组成主机部分， 除去主机以外的硬件装置（如 输入设备、输出设备、[外存储器][Link 3]等） 称为[外围设备][Link 4]或[外部设备][Link 5]。 五大部件之间是通过三大“总线”（Bus）连接实现[信息交换][Link 6]的。  
  
CPU=控制器+运算器（+寄存器组） 只有主存（内存）可直接与CPU交换信息，它与CPU组合可实现计算机的基本功能。

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数字计算机

[电子计算机][Link 7]分为模拟式电子计算机和数字式计算机。

模拟式电子计算机内部所使用的电信号模拟自然界的实际信号，因而称为模拟电信号。[模拟电子计算机][Link 8]处理问题的精度差。

数字式电子计算机是当今世界电子计算机行业中的主流，其内部处理的是一种称为符号信号或数字信号的电信号。它的主要特点是“离散”，在相邻的两个符号之间不可能有第三种符号存在。由于这种处理信号的差异，使得它的组成结构和性能优于模拟式电子计算机。

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二进制

二进制数据也是采用位置[计数法][Link 9]，其[位权][Link 10]是以2为底的[幂][Link 11]。例如二进制数据110.11，逢2进1，其权的大小顺序为2²、2¹、2º。

计算机中的十进制小数用二进制通常是用乘二取整法来获得的。

比如0.65换算成二进制就是：

0.65 × 2 = 1.3 取1，留下0.3继续乘二取整

0.3 × 2 = 0.6 取0， 留下0.6继续乘二取整

0.6 × 2 = 1.2 取1，留下0.2继续乘二取整

0.2 × 2 = 0.4 取0， 留下0.4继续乘二取整

0.4 × 2 = 0.8 取0， 留下0.8继续乘二取整

0.8 × 2 = 1.6 取1， 留下0.6继续乘二取整

0.6 × 2 = 1.2 取1，留下0.2继续乘二取整

.......

一直循环，直到达到精度限制才停止（所以，计算机保存的小数一般会有误差，所以在编程中，要想比较两个小数是否相等，只能比较某个精度范围内是否相等。）。这时，十进制的0.65，用二进制就可以表示为：0.1010011。

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硬件组成

计算机硬件（Computer hardware）是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个逻辑部件组成。

1、运算器

运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。

2、控制器

控制器（Control Unit），是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。

3、存储器

存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。

4、输入设备

向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。

5、输出设备

输出设备（Output Device）是计算机的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。

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