计算机基础——计算机系统组成

计算机系统分为硬件系统和软件系统两大类，如图所示：

现代计算机硬件的五大部分：

• 控制器：计算机的指挥系统。控制器通过地址访问存储器，从存储器中取出指令，经译码器分析后，根据指令分析结果产生相应的操作控制信号作用于其他部件，使得各部件在控制器控制下有条不紊地协调工作。
• 运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件。
• 存储器：是计算机用来存放所有数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按指定的地址存（写）入或者取（读）出信息。 计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存储器，简称内存或主存；另一类是外存储器（辅助存储器），简称外存或辅存。 存储器由若干个存储单元组成，每个存储单元都有一个地址，计算机通过地址对存储单元进行读写。一个存储器所包含的字节数称为存储容量，单位有B、KB、MB、GB、TB等。
• 输入设备：是向计算机中输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。常见的输入设备有：键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏、条形码输入器、光笔等。 外存储器也是一种输入设备。
• 输出设备：主要有显示器、打印机和绘图仪等。外存储器也当作一种输出设备。

控制器+运算器=CPU，CPU、内存(主存储器)以及其他I/O设备都由一条系统总线（bus）连接起来并通过总线与其他设备通信，简单示意图如图所示：

关于一些主要部件的描述如下：

• CPU：类似于人的大脑，负责控制全身和运算。
• 主存：主存（内存）是人的记忆，负责临时存储。
• 输入设备（Input）：是耳朵或眼睛或嘴巴，负责接收外部的信息存入内存，如键盘、鼠标、话筒、写字板等用于接收外部信息指令的设备。
• 输出设备（Output）：是你的脸部（表情）或者屁股，负责经过处理后输出的结果，如显示器、打印机等设备。

以上所有的设备都通过总线连接，总线相当于人的神经。现代计算机的结构更复杂，包括多重总线。

下面我们可以通过一个实际案例来模拟一些计算机的工作原理。

上课开始，老师讲课，学生听课，老师是程序员，学生是计算机，学生的器官都是计算机各部分组成。

（1）你通过耳朵接收老师讲的知识（输入）。

（2）通过自己的神经，将接收的数据存入自己的内存/短期记忆（总线、内存）。

（3）光听不行，你还需要反应（处理）老师讲的知识，于是你的大脑（cpu）从短期记忆里取出知识（指令），分析知识（指令），然后学习知识/执行指令 （cpu取指、分析、执行）。

（4）你通过作业或者说话输出你学到的结果。

（5）你想要永久将知识保存下来，只能拿出一个笔记本，把刚刚学会的知识都写到本子上，这个本子就是硬盘（磁盘）。

综合上面所说的，我们知道其实计算机是由五大单元：CPU（控制单元、算术逻辑单元）、主存储器、输入单元、输出单元构成的。也可以说CPU+主存储器+输入输出构成了电子计算机的三大核心组件，如下：

（1）控制单元+算数逻辑单元=CPU 。

（2）主存储器，即内存。

（3）输入单元Input+输出单元Output=IO设备。