计算机的组成及其功能

1. 冯·诺依曼结构

计算机由硬件系统和软件系统组成，硬件指的是组成计算机的各种物理设备，而软件指的是运行在这些物理设备上的各种应用程序。

所有计算机基本组成结构上大体遵循冯·诺依曼体系，冯·诺依曼结构特点包括三点：
（1）计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
（2）计算机中的程序和数据用二进制数表示。
（3）计算机按顺序执行程序。把计算机要执行的程序和要处理的数据先存放在主存储器（内存）中，计算机执行程序时，将自动地、按顺序地从主存储器中取出指令一条一条地执行。






2. 硬件系统

运算器

运算器和控制器共同组成了CPU的核心部分。运算器是计算机执行各种算术运算和逻辑运算操作的部件。运算器将来自存储器的数据进行加工处理，通常将加工处理后的数据送回存储器，或者暂存在运算器中的寄存器中。运算器的核心部件是算术逻辑单元(ALU).

控制器

控制器是计算机的神经中枢和指挥中心，它控制计算机各个部件按照指令的功能要求协调有序地工作。控制器由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和操作控制器(OperationContorller)三个部件组成。指令寄存器IR主要用于存放当前要执行或将要执行的指令，程序计数器PC用于存放下一条要执行的指令的地址。另外，因为信息以数据形式在各个数字部件间传输，这样在各个数字部件之间传送数据（信息）的通路称为“数据通路”。数据/信息在哪里产生并开始传送？要送到哪个寄存器？途径什么地方（寄存器、多路开关等）？这些由操作控制器来控制实现。操作控制器就是根据指令操作码和时序信号，产生各种操作控制信号，以便正确地建立数据通路，实现对取指令和执行指令的控制。

存储器

存储器是用于存储信息的记忆设备，用于存储程序和数据。按照与CPU的接近程度，可将存储器分为内部存储器和外部存储器，简称为内存与外存。内部存储器通常又称为主存储器（简称主存），是主机组成部分。外存储器又称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。CPU能直接访问内存，但不能直接访问外存，而要实现外存与CPU、I/O设备之间的数据传输，需要通过内存进行。

输入设备

输入设备和输出设备是人或外部与计算机进行信息交换的设备。输入设备用于输入指令和数据，即将原始数据和要处理这些数据的程序输入到计算机中，这些数据可以是数值型的数据，也可以是非数值型的数据（如图像、声音等），计算机接收这些数据后可将其进行处理、存储或输出。常见的输入设备有键盘、鼠标、手写板、扫描仪等。

输出设备

输出设备负责输出计算机加工数据的结果，即将计算机处理结果数据和信息以字符、数字、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机、音响、绘图仪等。