如图1.2所示，计算机硬件系统由5个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

图1.2　计算机系统的组成

1）运算器

运算器（Arithmetic and Logic Unit，ALU）是计算机处理数据形成信息的加工厂，它的主要功能是对二进制数码进行算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内的寄存器中。

运算器的性能指标是衡量整个计算机性能的重要因素之一，与运算器相关的性能指标包括计算机的字长和运算速度。

①字长：指计算机的运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数。作为存储数据，字长越长，则计算机的运算精度越高；作为存储指令，字长越长，则计算机的处理能力越强。

②运算速度：指每秒钟所能执行的指令数目，通常用百万次/s（Million Instructions Per Second，MIPS）来表示。

2）控制器

控制器（Control Unit，CU）是计算机的“心脏”，由它指挥全机各个部件自动、协调地工作。控制器的基本功能是根据指令计数器中指定的地址从内存取出一条指令，对其操作码进行译码，再由操作控制部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能。

控制器由指令寄存器（Instruction Register，IR）、指令译码器（Instruction Decoder，ID）、程序计数器（Program Counter，PC）和操作控制器（Operation Controler，OC）4个部件组成。IR用以保存当前执行或即将执行的指令代码；ID用来解析和识别IR中所存放指令的性质和操作方法；PC总是保存下一条要执行的指令地址，从而使程序可以自动、持续地运行；OC则根据ID的译码结果，产生该指令执行过程中所需的全部控制信号和时序信号。

（1）机器指令

机器指令是一个按照格式构成的二进制代码串，用于描述一个计算机可以理解并执行的基本操作。机器指令通常由操作码和操作数（地址码）两部分组成。

①操作码：指明指令所要完成操作的性质和功能。

②操作数：指明操作码执行时的操作对象。操作数的形式可以是数据本身，也可以是存放数据的内存单元地址或寄存器名称。

（2）指令的执行过程

计算机的工作过程就是按照控制器的控制信号自动、有序地执行指令的过程。人们将为解决某项任务而编写的指令的有序集合称为程序。一条机器指令的执行过程大致如下：

①取指令：从存储单元地址读取当前要执行的指令，并把它存放到IR中。

②分析指令：ID分析该指令（称为译码）。

③生成控制信号：OC根据指令译码器的输出，按一定的顺序产生执行该指令所需的所有控制信号。(www.daowen.com)

④执行指令：在控制信号作用下，计算机各部分完成相应的操作，实现数据的处理和结果的保存。

⑤重复执行：计算机根据新的指令，重复执行上述过程，直至执行到指令结束。

经过上述过程就可以使得计算机连续地、有条不紊地工作。

运算器和控制器是CPU的重要组成部分，所以CPU的主要功能是执行程序。它能直接访问内存中的数据，所以外存中的数据必须先放入内存，然后再由CPU对数据进行处理。简单来说，微型计算机的更新主要是基于CPU的改进。

3）存储器

存储器（Memory）是存储程序和数据的部件。它可以自动完成程序或数据的存取，是计算机系统中的记忆设备。存储器可以分为内存储器（主存储器或主存或内存）和外存储器（辅助存储器或外存）两大类。

（1）内存

内存是主板上的存储部件，用来存储当前正在执行的数据、程序和结果。内存储器按功能不同可分为随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read Only Memory，ROM）。RAM容量小，存取速度快，但断电后RAM中的信息全部丢失；而ROM中的信息不会丢失，所以ROM中一般存放计算机系统管理程序，如监控程序、基本输入/输出系统模块BIOS等。除此两种存储器外还有高速缓冲存储器（Cache），它主要是为了解决CPU和主存速度不匹配问题而设计的。

（2）外存

随着信息技术的发展，信息处理的数据量越来越大，而内存容量毕竟有限，这就需要配置另一类存储器——外存。外存是磁性介质或光盘等部件，用来存放各种数据文件和程序文件等需要长期保存的信息。外存容量大，存取速度慢，但断电后所保存的内容不会丢失。常见的外存储器有硬盘、U盘和光盘等。

4）输入设备

输入设备的主要功能是接受用户输入的原始数据和程序，将人们熟悉的信息形式转换为计算机能够识别的信息形式并存放到内存中。目前常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码摄像机、触摸屏、数字化仪、麦克风等。各种输入设备和主机之间通过相应的接口适配器连接。

5）输出设备

输出设备的主要功能是把计算机处理后存放在内存中的运算结果或工作过程进行转变，然后以人们能够接受的信息形式显示出来。目前常用的输出设备有显示器、打印机（常见的打印机有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机，如图1.3、图1.4、图1.5所示）、绘图仪和音响等。

图1.3　针式打印机

图1.4　喷墨打印机

图1.5　激光打印机