解析:
前面我们认识的电脑其实只是电脑的硬件部份(英文名叫hardware),完整的电脑系统应该是硬件和软件(英文名叫sofare)的统一,就象录像机和VCD机,它们本身只是一个塑料和金属片堆积起来的部件,如果没有录像带和VCD碟片,以及设定在机器内的控制程序,录像机和VCD机纯粹就是一堆废塑料和金属片,一点用处都没有。同样,没有运行在硬件基础之上的各种软件,电脑也是一堆废品。
因此,在认识了电脑一家人之后,我们花点时间了解一下电脑软件的相关知识,从而概貌性地掌握电脑工作的基本原理。这对于后面操作系统和应用软件的学习,会很有帮助。
我们现在就去探究一下:这电脑,到底是如何工作的?
一、电脑原理概述
前面我们已经提过,电脑的工作原理跟电视、VCD机差不多,您给它发一些指令,它就会按您的意思执行某项功能。不过,您可知道,这些指令并不是直接发给您要控制的硬件,而是先通过前面提过的输入设备,如键盘、鼠标,接收您的指令,然后再由中央处理器(CPU)来处理这些指令,最后才由输出设备输出您要的结果。
现在,让我们用一道简单的计算题来回想一下人脑的工作方式。
题目很简单:8+4÷2=? 首先,我们得用笔将这道题记录在纸上,记在大脑中,再经过脑神经元的思考,结合我们以前掌握的知识,决定用四则运算规则和九九乘法口诀来处理,先用脑算出4÷2=2这一中间结果,并记录于纸上,然后再用脑算出8+2=10这一最终结果,并记录于纸上。
通过做这一简单运算题,我们发现一规律:首先通过眼、耳等感觉器官将捕捉的信息输送到大脑中并存储起来,然后对这一信息进行加工处理,再由大脑控制人把最终结果,以某种方式表达出来。
电脑正是模仿人脑进行工作的(这也是“电脑”名称的来源),其部件如输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备等分别与人脑的各种功能器官对应,以完成信息的输入、处理、输出。
下图即为计算机的工作原理图。
二、硬件和软件
其中,那些构成电脑的看得见摸得着的东西,如元器件、电路板、零部件等物理实体和物理装置,叫做电脑硬件。但是,仅有硬件电脑是不能自行工作的,还必须给它配备“思想”--即指挥它如何工作的软件才能使它成为令我们惊奇的电“脑”。
现在,我们总结一下:所有的电脑都是由硬件和软件两大部分构成。其中硬件是指构成电脑系统的物理实体和物理装置,即那些我们看得见也摸得着得东西,一 *** 整的电脑一般包括输入/输出设备、存储器、运算器、控制器等。软件是那些为了运行、管理和维修电脑而人工编制的各种程序的 *** 。
电脑的硬件和软件是相辅相成的。它们共同构成完整的电脑系统,缺一不可,没有软件的电脑等于一堆废铜烂铁,无任何功效;同样,没有硬件,软件也就如无源之水,无立足之地。它们只有相互配合,电脑才能正常运行。
三、裸机的概念
以前我们只是很简单的从电脑内部数据信号如何输入、输出的角度介绍了电脑的工作原理,在这种情况下,我们很难分辨硬件和软件的不同作用,下面,我们就从这个角度来看一下电脑的控制流程。首先,我们介绍一下裸机的概念,简单讲,裸机即是电脑硬件的组合,也就是大家平时所说的电脑。
四、基本输入输出系统
一般情况下,我们不能直接操作裸机,必须通过一个叫做基本输入输出系统的软件系统(英文为Basic Input/Output System,简称BIOS),才能操作控制裸机,之所以这样称呼它,是因为它提供了最基本的计算机操作功能,如在屏幕上显示一点,接收一个键盘字符的输入等。
基本输入输出系统是非常重要的,几乎所有电脑功能最终都是分解为一个个简单的基本输入输出操作来实现。辟如画一幅风景,就是由一系列画不同颜色和亮度点的基本输入输出操作来完成。
基本输入输出系统存放在主板的只读存储器(英文为Read Only Memory,简称ROM)芯片中,平时不可修改,也没必要修改,但恶性计算机病毒除外,1999年4月26日席卷全球的CIH病毒就破坏了相当一部份电脑的BIOS系统,弄得大家只好找专家才能修复。
五、操作系统的概念
在基本输入输出系统的外面,才是我们平常念叨的Windows98或Windows2000系统,在电脑界,这些软件又叫操作系统(Operating System),专门负责管理计算机的各种资源,并提供操作电脑所需的工作界面。有了它们,人们才可以方便自如地使用电脑。
六、应用软件的概念
顾名思义,应用软件即是提供某种特定功能的软件,如现在您使用的《WPS97》、《WORD97》等,它们一般都运行在操作系统之上,由专业人员根据各种需要开发。我们平时见到和使用的绝大部分软件均为应用软件,如杀毒软件,文字处理软件,学习软件,游戏软件,上网软件等等。 下图为一套完整的电脑系统示意框图。
好,有关电脑基本工作原理的知识就简单介绍到这里,下一节再见。
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冯诺依曼型电脑的五大组成部分和各部分的功能如下:运算器:计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。
控制器:由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
运算器和控制器统称中央处理器,也叫做CPU。中央处理器是电脑的心脏。
存储器:存储器分为内存和外存。内存是电脑的记忆部件,用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器,前者允许数据的读取与写入,磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行,中央处理器可直接访问内存,与内存交换数据。电脑断电后,随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出,不能随意写入,即使断电也不会丢失。外存就像笔记本一样,用来存放一些需要长期保存的程序或数据,断电后也不会丢失,容量比较大,但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序,处理外存中的数据时,需要先把外存里的数据读入内存,然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。
存储器:分为内存和外存。
1. 内存:内存是电脑的记忆部件,用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器,前者允许数据的读取与写入,磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行,中央处理器可直接访问内存,与内存交换数据。电脑断电后,随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出,不能随意写入,即使断电也不会丢失。
2, 外存:外存就像笔记本一样,用来存放一些需要长期保存的程序或数据,断电后也不会丢失,容量比较大,但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序,处理外存中的数据时,需要先把外存里的数据读入内存,然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。
输入设备:输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘,鼠标,摄像头,扫描仪,光笔等都属于输入设备。
1. 键盘:键盘是电脑中不可缺少的输入设备,用户可以通过键盘输入命令和数据,并可通过它控制电脑的运行。常见的键盘大多是101或104键的,一些较为新颖的104键盘往往带有两个Windows键和一个应用程序键,以提高在Win7操作系统上操作电脑的效率。这些键可以分为大键盘区、编辑键区、功能键区和小键盘区。
2. 鼠标:鼠标是电脑中重要的输入设备,它能方便地把鼠标指针准确定位在我们指定的屏幕位置,很方便地完成各种操作。
输出设备:是计算机硬件系统的终端设备,用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机等。
1. 显示器:显示器是电脑基本的输出设备,是整个电脑硬件系统中不可缺少的部分。它可以把电脑的运行结果显示出来。
2. 打印机:打印机也是一种常用的输出设备。因为显示器上显示的内容一旦关机就看不见了,也不方便把显示器搬来搬去给别人阅读,所以我们还是需要用打印机把自己的工作成果打印出来。
计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。程序与数据一样存取,按程序编排的顺序,一步一步地取出指令,自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理,这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的,故称为冯.诺依曼原理,冯诺依曼体系结构计算机的工作原理可以概括为八个字:存储程序、程序控制[1] 。
存储程序 --- 将解题的步骤编成程序(通常由若干指令组成),并把程序存放在计算机的存储器中(指主存或内存);
程序控制 --- 从计算机主存中读出指令并送到计算机的控制器,控制器根据当前指令的功能,控制全机执行指令规定的操作,完成指令的功能。重复这一操作,直到程序中指令执行完毕。
冯诺依曼体系结构计算机的特点是:
1)使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。
2)存储单元是定长的线性组织。
3)存储空间的单元是直接寻址的。
4)使用低级机器语言,指令通过操作码来完成简单的操作。
5)对计算进行集中的顺序控制。
6)计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。
7)采用二进制形式表示数据和指令。
8)在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中,然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。