2.2　计算机的硬件系统

计算机硬件是指一些电子的、磁性的、光学的以及机械的器件按一定结构组成的设备，如运算器、硬盘、键盘、显示器、打印机等。每个功能部件各尽其职、协调工作，缺少其中任何一个就不能称为完整的计算机系统。

各种类型的计算机硬件虽然有不同的形式，但都有其相同的基本结构和特点。自从第一台电子数字计算机诞生以来，随着电子技术的飞速发展，计算机的体系结构不断得到改进和完善，虽然现在的计算机系统在性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和价格等方面都有了长足的发展，但从第一代电子计算机到第四代计算机的体系结构都是相同的，都属于冯·诺依曼结构，即计算机应由5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。其基本组成结构如图2-3所示。

图2-3　计算机硬件系统基本结构

冯·诺依曼描述了5个基本组成部分的功能及相互关系，提出了“采用二进制”和“存储程序”两个重要基本思想。冯·诺依曼结构的特点可归纳如下：

①计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

②指令和数据均用二进制码表示。

③指令在存储器中按顺序存储。指令通常是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或设定的条件改变执行的顺序。

在计算机的5个基本组成部件中，控制器和运算器是核心部分，称为中央处理器（Center Process Unit，CPU），各部分之间通过相应的信号线进行相互联系。冯·诺依曼结构规定控制器是根据存储在存储器中的程序来工作的，即计算机的工作过程就是运行程序的过程。计算机中的数据和指令均以二进制形式存储和处理，为了使计算机能进行正常工作，程序必须预先存储在存储器中。因而，这种结构的计算机是按存储程序原理进行工作的。