計算機系統的硬件

計算機系統的硬件主要是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備等幾部分組成。由于運算器、控制器、存儲器三個部分是信息加工、處理的主要部件，所以把它們合稱為"主機"，而輸入、輸出設備等則合稱為"外部設備"。又因為運算器和控制器不論在邏輯關系上或是在結構工藝上都有十分緊密的聯系，往往組裝在一起，所以將這兩個部分稱為"中央處理機"（Central Processing Unit，簡稱CPU）。

存儲器是用來存放指令和數據的部件。對存儲器的要求是不僅能保存大量二進制信息，而且能快速讀出信息，或者把信息快速寫入存儲器。一般對計算機存儲系統劃分為兩級，一級為內存儲器（主存儲器），如半導體存儲器，它的存取速度快，但容量小；另一級為外存儲器（輔助存儲器），如磁盤存儲器，它的存儲速度慢，但容量很大。在運算過程中，內存直接與CPU交換信息，而外存不能直接與CPU交換信息，必須將它的信息傳送到內存后才能由CPU進行處理，其性質和輸入輸出設備相同，所以一般把外存儲器歸屬于外部設備。

運算器是一個用于信息加工的部件，它用來對二進制的數據進行算術運算和邏輯運算，所以也叫做“算術邏輯運算部件”（Arithmetic Logic Unit，簡稱ALU）。它的核心部分是加法器。因為四則運算加、減、乘、除等算法都歸結為加法與移位操作，所以加法器的設計是算術邏輯線路設計的關鍵。

控制器產生各種控制信號，指揮整個計算機有條不紊地工作。它的主要功能是根據人們預先編制好的程序，控制與協調計算機各部件自動工作。控制器按一定的順序從主存儲器中取出每一條指令并執行，執行一條指令是通過控制器發出相應的控制命令串來實現的。因此，控制器的工作過程就是按預先編好的程序，不斷地從主存儲器取出指令、分析指令和執行指令的過程。

計算機要進行信息加工，就要通過輸入設備把原始數據和程序存入計算機的存儲器中。輸入設備的種類很多，如鍵盤、軟磁盤、U盤、光盤等等。

輸出設備是將計算機中的二進制信息轉換為用戶所需要的數據形式的設備。它將計算機中的信息以十進制、字符、圖形或表格等形式顯示或打印出來，也可記錄在磁盤或光盤上。輸出設備可以是打印機、CRT顯示器、繪圖儀、磁盤、光盤等等。它們的工作原理與輸入設備正好相反，它是將計算機中的二進制信息轉換為相應的電信號，以十進制或其他形式記錄在媒介物上。許多設備既可以作為輸入設備，又可以作為輸出設備。

計算機系統的軟件

從廣義上說，軟件是指為運行、維護、管理、應用計算機所編制的所有程序和數據的總和。通常按功能分為系統軟件和應用軟件。

系統軟件就是用來擴大計算機的功能，提高計算機的工作效率以及方便用戶使用計算機的軟件。

操作系統是維持計算機運行的必備軟件，它具有三大功能：管理計算機硬、軟件資源，使之能有效地被應用；組織協調計算機各組成部分的運行，以增強系統的處理能力；提供各種實用的人機界面，為用戶操作提供方便。操作系統軟件包括進程管理、存儲管理、設備管理、文件管理和作業管理等五個部分。

故障診斷程序負責對計算機設備的故障及對某個程序中的錯誤進行檢測、辨認和定位，以便操作者排除和糾正。

編譯程序將高級語言編寫的源程序翻譯成由機器語言組成的目標程序。高級語言是一種通用的程序設計語言，它不依賴于具體的計算機，具有較好的可移植性。但高級語言必須配置了相應的編譯程序后才能在計算機上使用，例如C語言等。

應用軟件是為解決某個應用領域中的具體任務而編制的程序，如各種科學計算機程序、數據統計與處理程序、情報檢索程序、企業管理程序、生產過程自動控制程序等。由于計算機已應用到幾乎所有的領域，因而應用程序是多種多樣的。目前應用軟件正向標準化、模塊化方向發展，許多通用的應用程序可以根據其功能組成不同的程序包供用戶選擇。應用軟件是在系統軟件的支持下工作的。

與軟件有關概念：

（1）機器語言。機器語言是一種用二進制形式表示的，并且能夠直接被計算機硬件識別和執行的語言。機器語言與計算機的具體結構有關，計算機不同，該機器語言也不相同。

（2）匯編語言。匯編語言是一種將機器語言符號化的語言，它用便于記憶的字母、符號來代替數字編碼的機器指令。匯編語言的語句與機器指令一一對應，不同的機器有不同的匯編語言。用匯編語言編寫的匯編語言源程序，必須經過匯編程序的翻譯將其變換為機器語言目標程序，才能夠被機器執行。

（3）指令。指揮計算機進行基本操作的命令稱為指令。一條指令包括操作碼和地址碼兩部分。其中，操作碼部分表示該指令要完成的操作是什么；地址碼部分通常用來指明參與操作的操作數所存放的內存地址或寄存器地址。

（4）程序。程序是為解決某一問題而設計的一系列有序的指令或語句的集合。例如，要用計算機來解決某個問題時，要將處理步驟編成一條條指令，組成程序。

（5）高級程序設計語言。高級程序設計語言是一類與面向用戶，與特定機器屬性相分離的程序設計語言。因為它與機器指令之間沒有直接的對應關系，所以可以在各種機型中通用。

（6）語言處理程序。語言處理程序的作用是將用戶利用高級語言編寫的源程序轉換為機器語言代碼序列，然后由計算機硬件加以執行。不同的高級語言有不同的語言處理程序。

（7）語言處理方式。語言處理方式有解釋和編譯。解釋方式是對源程序的每條指令邊解釋（翻譯為一個等價的機器指令）邊執行，這種語言處理程序稱為解釋程序，如BASIC語言。

編譯方式是將用戶源程序全部翻譯成機器語言的指令序列，成為目標程序。執行時，計算機直接執行目標程序。這種語言處理程序稱為編譯程序，目前，大部分程序設計語言采用編譯方式。