计算机专指现代电子计算机,相较于其他计算装置,它是由一些特殊的电子电路和器件实现,有的能存储信息,有的能处理信息。
特殊在哪里?特殊在其内部只有高和低两种电平信号,分别用“1”和“0”表示,即数字电子技术,这样稳定可靠又便于硬件设计。
因此,计算机内部信息的表示和处理采用二进制,并且处理速度理论上只受限于电的传播速度。
除此之外,计算机最重要的特征是存储程序控制。就是说,计算机存储了指令和数据,而不是从外部提供,因此大大提高了效率;并且自动的去执行,不需要人的干预。
可以说,计算机本质上就是执行指令的机器,指令的排列组合构成各种各样的程序(软件),程序又都存储在计算机里。通过执行指令,完成了对数据的各种处理。
值得关注的是,计算机中信息的存储是分层次的。从技术上来说,存储容量大意味着从中读写数据的速度慢,而想要提高数据读写速度又必须牺牲存储容量,否则造价太高。因此,计算机中采用了多层次存储器,越常用的数据存放到速度越快的存储器,这样,保证速度的同时,又控制了成本。
存储器层次系统:
- 寄存器
- 高速缓存
- 内存
- 外存(主要是硬盘)
比如,要运行某个程序,这个程序首先从外存载入内存,又进一步载入高速缓存或寄存器,而其中最常用的部分干脆驻留在里边。这就使得程序总体上运行在一个比较理想的速度。高速缓存与内存的关系类似内存与外存的关系。
CPU构成:
- 运算器
- 控制器
- 寄存器
- 高速缓存
- 总线接口
内存或外存中的指令和数据经由总线接口单元进入CPU,存放在高速缓存或寄存器——读。
- 指令最终进入控制器,被翻译成各种控制信号,用以完成各种基本操作,如运算器的加法等。
- 有的数据进入运算器求出结果。
然后,CPU中的一些数据或结果又经由总线接口单元进入内存或外存——写。
除了内存和CPU以外,计算机还离不开各种I/O设备。外存、网络等,既可以作为输入,也可作为输出。而其它输入输出设备(键盘,鼠标,扫描仪,显示器,打印机等)一般是单向的。
(完)