1.1.4  電子計(jì)算機(jī)的分類
一般情況下，電子計(jì)算機(jī)有多種分類方法，但在通常情況下采用3種分類標(biāo)準(zhǔn)。

1．按處理的對(duì)象分類
電子計(jì)算機(jī)按處理的對(duì)象分可分為電子模擬計(jì)算機(jī)、電子數(shù)字計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。

電子模擬計(jì)算機(jī)所處理的電信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的（稱為模擬量），采用的是模擬技術(shù)。

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)所處理的電信號(hào)在時(shí)間上是離散的（稱為數(shù)字量），采用的是數(shù)字技術(shù)。計(jì)算機(jī)將信息數(shù)字化之后具有易保存、易表示、易計(jì)算、方便硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字計(jì)算機(jī)已成為信息處理的主流。通常所說的計(jì)算機(jī)都是指電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。

混合計(jì)算機(jī)是將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相結(jié)合的計(jì)算機(jī)。

2．按性能規(guī)模分類
按性能規(guī)模可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站。

（1）巨型機(jī)

研究巨型機(jī)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是國防尖端技術(shù)發(fā)展的需要。巨型機(jī)的特點(diǎn)是運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大。目前世界上只有少數(shù)幾個(gè)國家能生產(chǎn)巨型機(jī)。我國自主研發(fā)的銀河I型億次機(jī)和銀河II型十億次機(jī)都是巨型機(jī)。主要用于核武器、空間技術(shù)、大范圍天氣預(yù)報(bào)、石油勘探等領(lǐng)域。

（2）大型機(jī)

大型機(jī)的特點(diǎn)表現(xiàn)在通用性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的綜合處理能力、性能覆蓋面廣等，主要應(yīng)用在公司、銀行、政府部門、社會(huì)管理機(jī)構(gòu)和制造廠家等，通常人們稱大型機(jī)為企業(yè)計(jì)算機(jī)。大型機(jī)在未來將被賦予更多的使命，如大型事務(wù)處理、企業(yè)內(nèi)部的信息管理與安全保護(hù)、科學(xué)計(jì)算等。

（3）中型機(jī)

中型機(jī)是介于大型機(jī)和小型機(jī)之間的一種機(jī)型。

（4）小型機(jī)

小型機(jī)規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝。這類機(jī)器由于可靠性高，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求低，易于操作且便于維護(hù)。小型機(jī)符合部門性的要求，為中小型企事業(yè)單位所常用。具有規(guī)模較小、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

（5）微型計(jì)算機(jī)

微型機(jī)又稱個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC），它是日常生活中使用最多、最普遍的計(jì)算機(jī)，具有價(jià)格低廉、性能強(qiáng)、體積小、功耗低等特點(diǎn)?，F(xiàn)在微型計(jì)算機(jī)已進(jìn)入到了千家萬戶，成為人們工作、生活的重要工具。

（6）工作站

工作站是一種高檔微機(jī)系統(tǒng)。它具有較高的運(yùn)算速度，具有大小型機(jī)的多任務(wù)、多用戶功能，且兼具微型機(jī)的操作便利和良好的人機(jī)界面。它可以連接到多種輸入/輸出設(shè)備。它具有易于聯(lián)網(wǎng)、處理功能強(qiáng)等特點(diǎn)。其應(yīng)用領(lǐng)域也已從最初的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)擴(kuò)展到商業(yè)、金融、辦公領(lǐng)域，并充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的角色。

3．按功能和用途分類
按功能和用途可分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。

通用計(jì)算機(jī)具有功能強(qiáng)、兼容性強(qiáng)、應(yīng)用面廣、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，通常使用的計(jì)算機(jī)都是通用計(jì)算機(jī)。

專用計(jì)算機(jī)一般功能單一，操作復(fù)雜，用于完成特定的工作任務(wù)。

1.2  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.2.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述
現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)已發(fā)展成為一個(gè)龐大的家族，其中的每個(gè)成員，盡管在規(guī)模、性能、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大的差別，但是它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。硬件系統(tǒng)由中央處理器、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備組成。

軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行程序而運(yùn)行，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，軟、硬件協(xié)同工作，兩者缺一不可。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成框架如圖1-1所示。

1．硬件系統(tǒng)概述
硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理裝置，是指在計(jì)算機(jī)中看得見、摸得著的有形實(shí)體。在計(jì)算機(jī)的發(fā)展史上做出杰出貢獻(xiàn)的著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家馮．諾依曼（Von Neumann）與其他專家于1945年為改進(jìn)ENIAC，提出了一個(gè)全新的存儲(chǔ)程序的通用電子計(jì)算機(jī)方案。這個(gè)方案規(guī)定了新機(jī)器由5個(gè)部分組成：運(yùn)算器、邏輯控制裝置、存儲(chǔ)器、輸入和輸出。并描述了這5個(gè)部分的職能和相互關(guān)系。這個(gè)方案與ENIAC相比，有兩個(gè)重大改進(jìn)：一是采用二進(jìn)制；二是提出了“存儲(chǔ)程序”的設(shè)計(jì)思想，即用記憶數(shù)據(jù)的同一裝置存儲(chǔ)執(zhí)行運(yùn)算的命令，使程序的執(zhí)行可自動(dòng)地從一條指令進(jìn)入到下一條指令。這個(gè)概念被譽(yù)為計(jì)算機(jī)史上的一個(gè)里程碑。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)程序和程序控制原理被稱為馮．諾依曼原理，按照上述原理設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)稱為馮．諾依曼機(jī)。

概括起來，馮．諾依曼結(jié)構(gòu)有3條重要的設(shè)計(jì)思想：

（1）計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成，每個(gè)部分有一定的功能。

（2）以二進(jìn)制的形式表示數(shù)據(jù)和指令。二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)的基本語言。

（3）程序預(yù)先存入存儲(chǔ)器中，使計(jì)算機(jī)在工作中能自動(dòng)地從存儲(chǔ)器中取出程序指令并加以執(zhí)行。

硬件是計(jì)算機(jī)運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)的性能如運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、計(jì)算和可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置。

僅有硬件而沒有任何軟件支持的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。在裸機(jī)上只能運(yùn)行機(jī)器語言程序，使用很不方便，效率也低。所以早期只有少數(shù)專業(yè)人員才能使用計(jì)算機(jī)。

2．計(jì)算機(jī)的基本工作原理
1）計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)
指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。

一條指令通常由如下兩個(gè)部分組成：

（1）操作碼：它是指明該指令要完成的操作，如存數(shù)、取數(shù)等。操作碼的位數(shù)決定了一個(gè)機(jī)器指令的條數(shù)。當(dāng)使用定長(zhǎng)度操作碼格式時(shí)，若操作碼位數(shù)為n，則指令條數(shù)可有2n條。

（2）操作數(shù)：它指操作對(duì)象的內(nèi)容或者所在的單元格地址。操作數(shù)在大多數(shù)情況下是地址碼，地址碼有0～3位。從地址代碼得到的僅是數(shù)據(jù)所在的地址，可以是源操作數(shù)的存放地址，也可以是操作結(jié)果的存放地址。

2）計(jì)算機(jī)的工作原理
計(jì)算機(jī)的工作過程實(shí)際上是快速地執(zhí)行指令的過程。當(dāng)計(jì)算機(jī)在工作時(shí)，有兩種信息在流動(dòng)，一種是數(shù)據(jù)流，另一種是控制流。

數(shù)據(jù)流是指原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、結(jié)果數(shù)據(jù)、源程序等。控制流是由控制器對(duì)指令進(jìn)行分析、解釋后向各部件發(fā)出的控制命令，用于指揮各部件協(xié)調(diào)地工作。