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计算机系统的组成

一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件系统是指组成计算机的物理设备,即由电子器件、机械部件构成的具有输入、输出、处理等功能的实体部件。软件系统是指计算机系统中的程序以及开发、使用和维护程序所形成的文档。

计算机硬件系统

根据组成计算机各部分的功能划分,计算机硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分组成。

1.控制器

控制器(Controller)是整个计算机的控制指挥中心,它的功能是控制计算机各部件自动协调地工作。控制器负责从存储器中取出指令,然后进行指令的译码、分析,并产生一系列控制信号。

2.运算器

运算器的主要功能是对二进制数进行算术运算(加、减、乘、除)、逻辑运算(与、或、非)和位运算(移位、置位、复位),故又称为算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)。运算器和控制器一起组成中央处理单元,即CPU(Central Processing Unit)。

3.存储器

存储器(Memory)是计算机存放程序和数据的设备。它的基本功能是按照指令要求向指定的位置存进(写入)或取出(读出)信息。

计算机中的存储器分为两大类:主存储器(又叫内存储器,简称内存)和辅助存储器(又叫外存储器,简称外存)。

内存按存取方式的不同,可分为随机存储器(Random Access Memory,RAM)和只读存储器(Read Only Memory,ROM)两类。RAM中的信息可以通过指令随时读出和写入,在计算机工作时用来存放运行的程序和使用的数据,断电以后RAM中的内容自行消失。ROM是一种只能读出而不能写入的存储器,其信息的写入是在特殊情况下进行的,称为“固化”,通常由厂商完成。ROM一般用于存放系统专用的程序和数据。其特点是关掉电源后存储器中的内容不会消失。

外存用于扩充存储器容量和存放“暂时不用”的程序和数据。外存的容量大大高于内存的容量,但它存取信息的速度比内存慢很多。常用的外存有磁盘、磁带、光盘等。

存储器的有关术语如下:

(1)位(bit,b):计算机中最小的存储单位,用来存放一位二进制数(0或1);

(2)字节(byte,B):8个二进制位组成一个字节。为了便于衡量存储器的大小,统一以字节为基本单位。存储器的容量一般用KB、MB、GB、TB等来表示,它们之间的关系为:

(3)地址:计算机的内存被划分成许多独立的存储单元,每个存储单元一般存放8位二进制数。为了有效地存取该存储单元中的内容,每个单元必须有一个唯一编号来标识,这些编号称为存储单元的地址。

4.输入设备

输入设备(Input Device)用来向计算机输入程序和数据,可分为字符输入设备、图形输入设备、声音输入设备等。

5.输出设备

输出设备(Output Device)用来向用户报告计算机的运算结果或工作状态,它把存储在计算机中的二进制数据转换成人们需要的各种形式的信号。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

计算机软件系统

软件是为了运行、管理和维护计算机所编制的各种程序及相应文档资料的总和。软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。

1.系统软件

系统软件是为了方便用户使用和管理计算机,以及为生成、准备和执行其他程序所需要的一系列程序和文件的总称,包括操作系统、汇编程序以及各种高级语言的编译或解释程序等。

(1)操作系统

操作系统是最基本的系统软件,直接管理计算机的所有硬件和软件资源。操作系统是用户与计算机之间的接口,绝大部分用户都是通过操作系统来使用计算机的。同时,操作系统又是其他软件的运行平台,任何软件的运行都必须依靠操作系统的支持。

使用操作系统的目的是提高计算机系统资源的利用率和方便用户使用计算机。操作系统的主要功能为作业管理、CPU管理、存储管理、设备管理和文件管理。

(2)程序设计语言

程序设计语言是生成和开发应用软件的工具。一般包括机器语言、汇编语言和高级语言3大类。

机器语言是面向机器的语言,是计算机唯一可以识别的语言,它用一组二进制代码(又称机器指令)来表示各种各样的操作。用机器指令编写的程序叫作机器语言程序(又称目标程序)。

为了便于理解和记忆,人们采用能反映指令功能的英文缩写助记符来表达计算机语言,这种符号化的机器语言就是汇编语言。

高级语言采用英文单词、数学表达式等人们容易接受的形式组成程序中的语句,相当于低级语言中的指令。是一种独立于具体的机器而面向过程的计算机语言。

2.应用软件

应用软件是为解决各种实际问题所编制的程序。应用软件在系统软件的支持下工作。

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