每臺計算機都有兩大塊——硬件和軟件。
所謂硬件,是指看得見摸得著的機器零件。我們看到的電腦有壹些櫃子或者機箱,裏面放滿了各種電子設備,再加上鍵盤、鼠標、顯示器、打印機,這些都是硬件。
所謂軟件,就是程序和相關文檔的總稱。程序是由壹系列指令組成的,每條指令壹般都能刺激機器執行相應的操作。計算機專家把機器中程序的執行比作廚師的烹飪,菜單就是程序。廚師按照菜譜壹步壹步做,直到菜做好。菜單執行的結果是壹道菜,程序執行的結果是產生壹定格式的輸出,文檔是與程序相關的輔助文字材料。
中央處理器(CPU)是電子計算機的核心部件之壹,是完成計算機中指令的讀取、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,還有兩個關鍵部件,即運算器和控制器。這兩個組件的性能往往決定了整個計算機系統的性能,兩者的關系最為密切,因此往往結合在壹起。運算器和控制器壹起被稱為中央處理器,是英文控制處理器的中文翻譯。我們壹般取三個英文單詞的首字母來合成CPU。在現代微型計算機中,CPU往往組合在壹個芯片上,這是計算機最關鍵的部分,由集成電路技術制成。
專家將CPU和內存合稱為主機,相當於人腦,用於記憶事件、分析判斷操作、控制各部分協調工作,準確完成特定任務。
輸入和輸出設備被稱為外部設備,或簡稱為外設。它們只是通訊和主機之間的橋梁,比如接收信息的感覺器官和發出動作的身體。
CPU在計算機中的重要性難以估量,人們形象地稱其為“計算機的心臟”。CPU壹般也叫微處理器,它包括:算術單元、寄存器、累加器、算術邏輯單元、控制單元、時鐘發生器、內部總線等。
運算器是心臟的心臟,是計算機處理信息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,所以也叫算術邏輯單元。
運算器中有幾個寄存器可以存儲數據。在運算過程中,在計算機控制器的統壹指揮下,存儲器或寄存器向運算者提供所需的信息,以進行加減算術運算或其它運算。根據情況,運算結果要麽暫時存儲在內部寄存器中,要麽送回內存。
運算器主要由壹個加法器、幾個寄存器和壹些控制電路組成。
控制器是計算機的神經中樞,指揮整個機器子系統自動、協調地工作。具體來說,它首先從內存中取出壹條指令,然後對這條指令進行分析,指出這條指令要完成哪種操作,並指明操作數的地址。最後根據操作數的地址,取出操作數,完成某種運算。也就是說,從獲得指令到完成指令給出的任務的過程,壹般要經歷三個階段:取數、分析、執行,每個階段又包含更多的小任務,這些小任務被安排在不同的時間,在更短的時間間隔內完成。
控制器的主要組成部分有:指令寄存器,負責註冊指令;解碼器,用於將指令中的操作碼翻譯成相應的控制信號;時序拍發生器,產生壹定的時序脈沖和拍電位,使計算機有節奏、有秩序地工作;操作控制部分結合解碼器的脈沖、電位和控制信號,及時有序地控制各部分做相應的操作;指令計算器,指出下壹條指令。
大家平時說的486、586機,都是相對於CPU的功能而言的;未來的生物計算機等高級計算機,往往指的是CPU處理的提升。從這個意義上說,CPU的進步代表了計算機的進步。