计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。按字面理解，计算机就是用于计算的机器，其实最初研制计算机的目的就是帮助人们完成复杂的计算任务，第一台电子计算机ENIAC就是为了计算弹道曲线而设计的。当然，现在计算机功能已远远超出传统计算机范畴，可称之为信息处理机。

1.计算机的基本组成

一个完整的计算机系统包括硬件子系统和软件子系统两大部分。组成一台计算机的物理设备的总称叫作计算机硬件子系统，是看得见摸得着的实体，是计算机工作的物质基础。驱动计算机工作的各种程序的集合称为计算机软件子系统，是计算机的灵魂，是控制和操作计算机工作的逻辑基础。计算机工作时软硬件协调配合，缺一不可。没有高效的软件，就不能充分发挥硬件的作用；没有高性能的硬件环境支持，软件也无法高效运行，甚至根本无法运行。接下来主要介绍计算机的硬件系统。图1-13为计算机系统组成。

图1-13 计算机系统组成

典型的冯·诺依曼型计算机是以运算器为中心的。因为在微处理器问世之前，运算器和控制器是两个分离的功能部件，加上当时的存储器还是以磁芯存储器为主，计算机存储的信息量较少，因此早期冯·诺依曼提出的计算机结构是以运算器为中心的，其他部件通过运算器完成的信息传递。如图1-14所示。其中，输入设备、输出设备与存储器之间的数据传送都需要通过运算器。

图1-14 典型冯·诺依曼计算机结构框图

随着微电子技术的进步，人们成功地研制出了微处理器，微处理器将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里。因此，通常将它们合起来统称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。把输入设备与输出设备简称为I/O设备(Input/Output Device)。

同时，随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。所以为适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转化为以存储器为中心的结构。但是现代计算机基本结构仍然遵循冯·诺依曼思想。如图1-15所示。

图1-15 以存储器为中心的计算机结构框图

这样，现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/O设备及主存储器M.M(Main Memory)。如图1-16所示。(www.daowen.com)

CPU与M.M合起来又可称为主机，I/O设备可叫作外设。

图1-16中的主存储器存储速度较快，用来临时存放程序和数据，可以直接与CPU进行信息交换。另一类叫辅助存储器，简称辅存(又叫外存)，用来长期存放程序和数据。

图1-16 现代计算机的组成框图

算术逻辑运算单元(Arithmetic Logic Unit，ALU)，就是前面提到的运算器，用来完成算术逻辑运算。控制单元(Control Unit，CU)，即控制器，用来解释存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。ALU和CU是CPU的核心部件。I/O设备也受CU控制，用来完成相应的输入和输出操作。可见，计算机有条不紊地自动工作，都是在控制器统一指挥下完成的。

2.计算机的工作原理

要让计算机完成某一任务，大体上按如下步骤进行：

(1)根据要完成任务的详细工作步骤，编写出相应的程序，程序由若干条指令组成，每条指令完成一个特定的小功能，其实程序就是告诉计算机如何一步一步地完成所要完成的任务。

(2)通过键盘等输入设备把编好的程序输入到计算机的存储器中，存储器是由大量的存储单元组成的。输入的程序按照顺序存放在若干个存储单元中，一条指令根据其功能的不同，可能占用一个单元，也可能占用若干个单元。

(3)程序输入到存储器后就可以执行了。程序执行是控制器从存储器中读出程序的第一条指令，然后分析该指令的功能，即该指令要求计算机做什么。根据指令的功能要求，控制器指挥计算机的其他部分完成相应的工作。如需要输入数据，就让键盘来做；如需要计算，就让运算器来做；如需要输出数据，就通知输出设备来完成。

(4)输出结果。一条指令执行完，控制器读取下一条指令，按同样的方式分析指令的功能，指挥其他部分完成指令的功能，一直到把所有的指令执行完，让计算机完成的任务也就完成了。

以上是对计算机工作原理和工作步骤的一个简要概括，随着学习的深入，会对计算机的工作原理进行详细深入的描述。