1.1.2　计算机系统的组成

目前的计算机是在程序语言支持下工作的，所以一个计算机系统应包括计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分，如图1-1所示。

计算机硬件（hardware）系统是指构成计算机的各种物理装置，包括计算机系统中的一切电子、机械、光电等设备，是计算机工作的物质基础。计算机软件（software）系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的集合。通常，把不装备任何软件的计算机称为“裸机”，只有安装了必要的软件后，用户才能方便地使用计算机。

1.计算机硬件系统

计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，如图1-2所示。图1-2中实线为数据流（各种原始数据、中间结果等），虚线为控制流（各种控制指令）。输入/输出设备用于输入原始数据和输出处理后的结果，存储器用于存储程序和数据，运算器用于执行指定的运算，控制器负责从存储器中取出指令，对指令进行分析、判断，确定指令的类型并对指令进行译码，然后向其他部件发出控制信号，指挥计算机各部件协同工作，控制整个计算机系统逐步地完成各种操作。

（1）运算器

运算器是对数据进行加工处理的部件，通常由算术逻辑部件（arithmetic logic unit，ALU）和一系列寄存器组成。它的功能是在控制器的控制下对内存或内部寄存器中的数据进行算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、比较、移位）。

（2）控制器

控制器是计算机的神经中枢和指挥中心，在它的控制下整个计算机才能有条不紊地工作。控制器的功能是依次从存储器中取出指令、翻译指令、分析指令，并向其他部件发出控制信号，指挥计算机各部件协同工作。

运算器、控制器和寄存器通常被集成在一块集成电路芯片上，称为中央处理器（central processing unit，CPU）。

（3）存储器

存储器用来存储程序和数据，是计算机中各种信息的存储和交流中心。存储器通常分为内部存储器和外部存储器。

内部存储器简称内存，又称主存储器，主要用于存放计算机运行期间所需要的程序和数据。用户通过输入设备输入的程序和数据首先要被送入内存，运算器处理的数据和控制器执行的指令来自内存，运算的中间结果和最终结果也保存在内存中，输出设备输出的信息来自内存。内存的存取速度较快，容量相对较小。因内存具有存储信息和与其他主要部件交流信息的功能，故内存的大小及其性能的优劣直接影响计算机的运行速度。

外部存储器又称辅助存储器，用于存储需要长期保存的信息，这些信息往往以文件的形式存在。外部存储器中的数据，CPU是不能直接访问的，要被送入内存后才能被使用，计算机通过内存、外存之间不断的信息交换来使用外存中的信息。与内存比较，外部存储器容量大，速度慢，价格低。外存主要有磁带、硬盘、移动硬盘、光盘、闪存盘等。

（4）输入设备和输出设备

输入/输出（I/O）设备是计算机系统与外界进行信息交流的工具。其作用分别是将信息输入计算机和从计算机输出。

输入设备将信息输入计算机，并将原始信息转化为计算机能识别的二进制代码存放在存储器中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数字化仪、摄像头、麦克风、数码照相机、光笔、磁卡读入机、条形码阅读机等。

输出设备的功能是将计算机的处理结果转换为人们所能接受的形式并输出。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统和语音输出系统等。

2.计算机软件系统

计算机软件系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的集合，通常按功能分为系统软件和应用软件两大类。

（1）系统软件

系统软件是为计算机提供管理、控制、维护和服务等的软件，如操作系统、数据库管理系统、工具软件等。

操作系统（operating system，OS）是最基本、最核心的系统软件，计算机和其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统的作用是管理计算机系统中所有的硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程；同时，操作系统又是用户和计算机之间的接口，为用户提供一个使用计算机的工作环境。目前，常见的操作系统有Windows、UNIX、Linux、Mac OS等。所有的操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性四个基本特征。不同操作系统的结构和形式存在很大差别，但一般都有处理机管理（进程管理）、作业管理、文件管理、存储管理和设备管理五项功能。

目前使用Linux操作系统的人越来越多，摩托罗拉（Motorola）是一大支持该系统的手机厂商。黑莓（BlackBerry）是美国市场占有率较高的手机，但在中国影响力小。奔迈（Palm）系统操作稳定性好，但近年来被更加智能化的Windows Mobile超过。塞班（Symbian）系统曾是诺基亚主打的系统，已退出历史舞台。Android是Google开发的基于Linux平台的开源手机操作系统。而iPhone OS X是由苹果公司为iPhone开发的操作系统，主要供iPhone和iPod touch使用。

系统支持软件是介于系统软件和应用软件之间，用来支持软件开发、计算机维护和运行的软件，为应用层的软件和最终用户处理程序和数据提供服务，如语言的编译程序、软件开发工具、数据库管理软件、网络支持程序等。

（2）应用软件

应用软件是为解决某个应用领域中的具体任务而开发的软件，如各种科学计算程序、企业管理程序、生产过程自动控制程序、数据统计与处理程序、情报检索程序等。常用应用软件的形式有定制软件（针对具体应用而定制的软件，如民航售票系统）、应用程序包（如通用财务管理软件包）、通用软件（如文字处理软件、电子表格处理软件、课件制作软件、绘图软件、网页制作软件、网络通信软件等）三种类型。