计算机系统
文章来源: | 发布时间:2009-09-02 | 【打印】 【关闭】
计算机系统是由硬件和软件组成的。
1、硬件
计算机硬件由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备组成,如图所示。运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件,经常进行的算术运算如加、减、乘、除等,逻辑运算如移位、逻辑加、逻辑乘等。存储器用来存放程序和数据,是计算机各种信息的存储和交流中心。在控制器控制之下,存储器可与输入/输出设备以及运算器和控制器交换信息,起到存储、缓冲、传递信息的作用。控制器主要用来实现计算机本身的自动化,即实现程序的自动装入和自动执行。在控制器控制之下,从输入设备输入程序和数据,并自动存放在存储器中,然后由控制器指挥各部件(运算器、存储器、…)协同工作,以执行程序并从输出设备输出结果。
计算机组成的各部件之间用总线相连。随着半导体工艺的发展及大规模、超大规模集成电路的广泛应用,通常将运算器和控制器合并在一起,集成在CPU芯片中。存储器除了基本容量外,还是可扩充的。输入/输出设备通过各自的接口电路与系统总线相连。
2、软件
指令系统是计算机可以执行的所有指令的集合。用各种语言编写的程序都要翻译成以指令形式表示的机器语言后才能运行。指令系统反映了计算机的基本功能,是程序设计人员能看到的机器主要属性和软、硬件的主要交界面。
计算机程序是用程序设计语言书写的。一个计算机程序就是一组高级“指令”,当它们通过翻译或者解释,变成机器可读的形式时,这组指令就能使机器具有信息加工的能力,实现某项特定功能,或者完成某项任务。
程序是软件的主体,计算机语言又称为软件语言。从机器语言到符号汇编语言,再到高级程序设计语言,体现了计算机软件发展的历程。直接使用计算机指令系统即机器语言编写程序,软件人员必须编写出用二进制表示的程序,显然是很不方便的。汇编语言是改进了的机器语言,虽然汇编程序的每个语句与机器指令基本上一一对应,但由于汇编程序使用易于记忆的符号编写,它的实现是经汇编软件翻译成真正的机器语言再去执行。使用汇编语言编写程序较之直接使用机器语言,显然是要方便多了。
由于汇编语言的语法、语义结构仍然和机器语言基本类似,所以仍然很难适应计算机应用范围的扩大和各种类型问题的需要。于是,出现了高级程序语言,如Fortran、Algol、Lisp、Ada、C、Java等,软件人员只需要用高级语言编制程序,编译软件将高级语言程序翻译成汇编语言程序或机器语言程序再去执行。对程序人员而言,就如同面对一个能够理解和操作高级语言的计算机一样。
仅有计算机硬件的计算机称为裸机,是做不了任何事情的。只有配置了相应的软件,计算机才能提供人们所满意的服务。操作系统是为了填补人与机器之间的鸿沟,而为裸机配置的一种系统软件,为人们建立了一个最基本的工作环境,所有其它软件,如编辑、汇编、编译、网络软件、数据库软件等系统软件,以及大量的应用软件都是建立在操作系统基础之上。操作系统负责配置和管理计算机上的各种资源,使其高效有序地进行工作。与计算机上配置的其它系统软件和应用软件一起,这样的计算机系统才能为用户提供所需的服务。
3、软件分类
粗略地划分,计算机软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三类。
系统软件是属于计算机系统中最靠近硬件的一层。其它软件一般都通过系统软件发挥作用。它与具体的应用领域无关。操作系统、编译软件、网络软件和数据库管理系统等都属于系统软件。
支撑软件是支撑软件的开发、运行和维护的软件。传统的支撑软件以工具软件为主,包括建模工具、语言工具、开发工具、测试工具、版本维护工具等。随着网络技术的发展,网络应用软件需求促进了基于网络的中间件和基础架构平台软件的发展,这些软件用于支撑各种网络应用软件的开发、部署、运行、集成、管理、安全和维护,应属于支撑软件的范畴。
应用软件是支持各种不同领域应用的专门软件。目前,计算机应用已经渗透在各行各业,软件对于国家经济、国防安全和人民生活的重要性,都是通过应用软件而为用户所直接感受到的。