計算機運行的物理原理是什麼

⑴ 計算機的原理是什麼

計算機住要由硬體和軟體組成!
硬體主要有:CPU.顯卡.主版.硬碟.光碟機.電源.顯示器.機箱.鍵盤.滑鼠.內存組成

軟體主要有:系統軟體.應用軟體.工具軟體組成.

電腦的工作原理

前面我們認識的電腦其實只是電腦的硬體部份（英文名叫hardware），完整的電腦系統應該是硬體和軟體（英文名叫software）的統一，就象錄像機和VCD機，它們本身只是一個塑料和金屬片堆積起來的部件，如果沒有錄像帶和VCD碟片，以及設定在機器內的控製程序，錄像機和VCD機純粹就是一堆廢塑料和金屬片，一點用處都沒有。同樣，沒有運行在硬體基礎之上的各種軟體，電腦也是一堆廢品。

因此，在認識了電腦一家人之後，我們花點時間了解一下電腦軟體的相關知識，從而概貌性地掌握電腦工作的基本原理。這對於後面操作系統和應用軟體的學習，會很有幫助。

我們現在就去探究一下：這電腦，到底是如何工作的？

一、電腦原理概述

前面我們已經提過，電腦的工作原理跟電視、VCD機差不多，您給它發一些指令，它就會按您的意思執行某項功能。不過，您可知道，這些指令並不是直接發給您要控制的硬體，而是先通過前面提過的輸入設備，如鍵盤、滑鼠，接收您的指令，然後再由中央處理器（CPU）來處理這些指令，最後才由輸出設備輸出您要的結果。

現在，讓我們用一道簡單的計算題來回想一下人腦的工作方式。

題目很簡單：8+4÷2=？ 首先，我們得用筆將這道題記錄在紙上，記在大腦中，再經過腦神經元的思考，結合我們以前掌握的知識，決定用四則運算規則和九九乘法口訣來處理，先用腦算出4÷2=2這一中間結果，並記錄於紙上，然後再用腦算出8+2=10這一最終結果，並記錄於紙上。

通過做這一簡單運算題，我們發現一規律：首先通過眼、耳等感覺器官將捕捉的信息輸送到大腦中並存儲起來，然後對這一信息進行加工處理，再由大腦控制人把最終結果，以某種方式表達出來。

電腦正是模仿人腦進行工作的（這也是「電腦」名稱的來源），其部件如輸入設備、存儲器、運算器、控制器、輸出設備等分別與人腦的各種功能器官對應，以完成信息的輸入、處理、輸出。

下圖即為計算機的工作原理圖。

二、硬體和軟體

其中，那些構成電腦的看得見摸得著的東西，如元器件、電路板、零部件等物理實體和物理裝置，叫做電腦硬體。但是，僅有硬體電腦是不能自行工作的，還必須給它配備「思想」--即指揮它如何工作的軟體才能使它成為令我們驚奇的電「腦」。

現在，我們總結一下：所有的電腦都是由硬體和軟體兩大部分構成。其中硬體是指構成電腦系統的物理實體和物理裝置，即那些我們看得見也摸得著得東西，一台完整的電腦一般包括輸入／輸出設備、存儲器、運算器、控制器等。軟體是那些為了運行、管理和維修電腦而人工編制的各種程序的集合。

電腦的硬體和軟體是相輔相成的。它們共同構成完整的電腦系統，缺一不可，沒有軟體的電腦等於一堆廢銅爛鐵，無任何功效；同樣，沒有硬體，軟體也就如無源之水，無立足之地。它們只有相互配合，電腦才能正常運行。

三、裸機的概念

以前我們只是很簡單的從電腦內部數據信號如何輸入、輸出的角度介紹了電腦的工作原理，在這種情況下，我們很難分辨硬體和軟體的不同作用，下面，我們就從這個角度來看一下電腦的控制流程。首先，我們介紹一下裸機的概念，簡單講，裸機即是電腦硬體的組合，也就是大家平時所說的電腦。

四、基本輸入輸出系統

一般情況下，我們不能直接操作裸機，必須通過一個叫做基本輸入輸出系統的軟體系統（英文為Basic Input/Output System，簡稱BIOS），才能操作控制裸機，之所以這樣稱呼它，是因為它提供了最基本的計算機操作功能，如在屏幕上顯示一點，接收一個鍵盤字元的輸入等。

基本輸入輸出系統是非常重要的，幾乎所有電腦功能最終都是分解為一個個簡單的基本輸入輸出操作來實現。辟如畫一幅風景，就是由一系列畫不同顏色和亮度點的基本輸入輸出操作來完成。

基本輸入輸出系統存放在主板的只讀存儲器（英文為Read Only Memory，簡稱ROM）晶元中，平時不可修改，也沒必要修改，但惡性計算機病毒除外，1999年4月26日席捲全球的CIH病毒就破壞了相當一部份電腦的BIOS系統，弄得大家只好找專家才能修復。

五、操作系統的概念

在基本輸入輸出系統的外面，才是我們平常念叨的Windows98或Windows2000系統，在電腦界，這些軟體又叫操作系統（Operating System），專門負責管理計算機的各種資源，並提供操作電腦所需的工作界面。有了它們，人們才可以方便自如地使用電腦。

六、應用軟體的概念

顧名思義，應用軟體即是提供某種特定功能的軟體，如現在您使用的《WPS97》、《WORD97》等，它們一般都運行在操作系統之上，由專業人員根據各種需要開發。我們平時見到和使用的絕大部分軟體均為應用軟體，如殺毒軟體，文字處理軟體，學習軟體，游戲軟體，上網軟體等等。 下圖為一套完整的電腦系統示意框圖。

⑵ 計算機的物理工作原理（包括硬碟、顯示器、CPU等）

計算機的基本原理是存貯程序和程序控制。預先要把指揮計算機如何進行操作的指令序列（稱為程序）和原始數據通過輸入設備輸送到計算機內存貯器中。每一條指令中明確規定了計算機從哪個地址取數，進行什麼操作，然後送到什麼地址去等步驟。
計算機在運行時，先從內存中取出第一條指令，通過控制器的解碼，按指令的要求，從存貯器中取出數據進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到內存中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去，直至遇到停止指令。
程序與數據一樣存貯，按程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理。這一原理最初是由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼於1945年提出來的，故稱為馮.諾依曼原理。
**計算機的存儲程序工作原理和硬體系統
馮·諾依曼結構
計算機系統由硬體系統和軟體系統兩大部分組成。美藉匈牙利科學家馮·諾依曼結構（John von Neumann）奠定了現代計算機的基本結構，其特點是：
1）使用單一的處理部件來完成計算、存儲以及通信的工作。
2）存儲單元是定長的線性組織。
3）存儲空間的單元是直接定址的。
4）使用低級機器語言，指令通過操作碼來完成簡單的操作。
5）對計算進行集中的順序控制。
6）計算機硬體系統由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備五大部件組成並規定了它們的基本功能。
7）採用二進制形式表示數據和指令。
8）在執行程序和處理數據時必須將程序和數據道德從外存儲器裝入主存儲器中，然後才能使計算機在工作時能夠自動調整地從存儲器中取出指令並加以執行。
這就是存儲程序概念的基本原理。
計算機指令
計算機根據人們預定的安排，自動地進行數據的快速計算和加工處理。人們預定的安排是通過一連串指令（操作者的命令）來表達的，這個指令序列就稱為程序。一個指令規定計算機執行一個基本操作。一個程序規定計算機完成一個完整的任務。一種計算機所能識別的一組不同指令的集合，管為該種計算機的指令集合或指令系統。在微機的指令系統中，主要使用了單地址和二地址指令。其中，第1個位元組是操作碼，規定計算機要執行的基本操作，第2個位元組是操作數。計算機指令包括以下類型：數據處理指令（加、減、乘、除等）、數據傳送指令、程序控制指令、狀態管理指令。整個內存被分成若干個存儲單元，每個存儲單元一般可存放8位二進制數（位元組編址）。每個在位單元可以存放數據或程序代碼。為了能有效地存取該單元內存儲的內容，每個單元都給出了一個唯一的編號來標識，即地址。
計算機的工作原理
按照馮·諾依曼存儲程序的原理，計算機在執行程序時須先將要執行的相關程序和數據放入內存儲器中，在執行程序時CPU根據當前程序指針寄存器的內容取出指令並執行指令，然後再取出下一條指令並執行，如此循環下去直到程序結束指令時才停止執行。其工作過程就是不斷地取指令和執行指令的過程，最後將計算的結果放入指令指定的存儲器地址中。計算機工作過程中所要涉及的計算機硬體部件有內存儲器、指令寄存器、指令解碼器、計算器、控制器、運算器和輸入/輸出設備等，在以後的內容中將會著重介紹。
（一）計算機硬體系統
硬體通常是指構成計算機的設備實體。一台計算機的硬體系統應由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備。這五大部分通過系統匯流排完成指令所傳達的操作，當計算機在接受指令後，由控制器指揮，將數據眾輸入設備傳送到存儲器存放，再由控制器將需要參加運算的數據傳送到運算器，由運算器進行處理，處理後的結果由輸出設備輸出。
中央處理器
CPU（central processing unit）意為中央處理單元，又稱中央處理器。CPU由控制器、運算器和寄存器組成，通常集中在一塊晶元上，是計算機系統的核心設備。計算機以CPU為中心，輸入和輸出設備與存儲器之間的數據傳輸和處理都通過CPU來控制執行。微型計算機的中央處理器又稱為微處理器。
控制器
控制器是對輸入的指令進行分析，並統一控制計算機的各個部件完成一定任務的部件。它一般由指令寄存器、狀態寄存器、指令解碼器、時序電路和控制電路組成。計算機的工作方式是執行程序，程序就是為完成某一任務所編制的特定指令序列，各種指令操作按一定的時間關系有序安排，控制器產生各種最基本的不可再分的微操作的命令信號，即微命令，以指揮整個計算機有條不紊地工作。當計算機執行程序時，控制器首先從指令指針寄存器中取得指令的地址，並將下一條指令的地址存入指令寄存器中，然後從存儲器中取出指令，由指令解碼器對指令進行解碼後產生控制信號，用以驅動相應的硬體完成指紋操作。簡言之，控制器就是協調指揮計算機各部件工作的元件，它的基本任務就是根據種類指紋的需要綜合有關的邏輯條件與時間條件產生相應的微命令。
運算器
運算器又稱積極態度邏輯單元ALU（Arithmetic Logic Unit）。運算器的主要任務是執行各種算術運算和邏輯運算。算術運算是指各種數值運算，比如：加、減、乘、除等。邏輯運算是進行邏輯判斷的非數值運算，比如：與、或、非、比較、移位等。計算機所完成的全部運算都是在運算器中進行的，根據指令規定的定址方式，運算器從存儲或寄存器中取得操作數，進行計算後，送回到指令所指定的寄存器中。運算器的核心部件是加法器和若干個寄存器，加法器用於運算，寄存器用於存儲參加運算的各種數據以及運算後的結果。
（二）存儲器
存儲器分為內存儲器（簡稱內存或主存）、外存儲器（簡稱外存或輔存）。外存儲器一般也可作為輸入/輸出設備。計算機把要執行的程序和數據存入內存中，內存一般由半導體器構成。半導體存儲器可分為三大類：隨機存儲器、只讀存儲器、特殊存儲器。
RAM
RAM是隨機存取存儲器（Random Access Memory），其特點是可以讀寫，存取任一單元所需的時間相同，通電是存儲器內的內容可以保持，斷電後，存儲的內容立即消失。RAM可分為動態（Dynamic RAM）和靜態（Static RAM）兩大類。所謂動態隨機存儲器DRAM是用MOS電路和電容來作存儲元件的。由於電容會放電，所以需要定時充電以維持存儲內容的正確，例如互隔2ms刷新一次，因此稱這為動態存儲器。所謂靜態隨機存儲器SRAM是用雙極型電路或MOS電路的觸發器來作存儲元件的，它沒有電容放電造成的刷新問題。只要有電源正常供電，觸發器就能穩定地存儲數據。DRAM的特點是集成密度高，主要用於大容量存儲器。SRAM的特點是存取速度快，主要用於調整緩沖存儲器。
ROM
ROM是只讀存儲器（Read Only Memory），它只能讀出原有的內容，不能由用戶再寫入新內容。原來存儲的內容是由廠家一次性寫放的，並永久保存下來。ROM可分為可編程（Programmable）ROM、可擦除可編程（Erasable Programmable）ROM、電擦除可編程（Electrically Erasable Programmable）ROM。如，EPROM存儲的內容可以通過紫外光照射來擦除，這使它的內可以反復更改。
特殊固態存儲器
包括電荷耦合存儲器、磁泡存儲器、電子束存儲器等，它們多用於特殊領域內的信息存儲。
此外，描述內、外存儲容量的常用單位有：
①位/比特（bit）：這是內存中最小的單位，二進制數序列中的一個0或一個1就是一比比特，在電腦中，一個比特對應著一個晶體管。
②位元組（B、Byte）：是計算機中最常用、最基本的存在單位。一個位元組等於8個比特，即1 Byte＝8bit。
③千位元組（KB、Kilo Byte）：電腦的內存容量都很大，一般都是以千位元組作單位來表示。1KB＝1024Byte。
④兆位元組（MBMega Byte）：90年代流行微機的硬碟和內存等一般都是以兆位元組（MB）為單位。1 MB＝1024KB。
⑤吉位元組（GB、Giga Byte）：目前市場流行的微機的硬碟已經達到430GB、640GB、810GB、1TB等規格。1GB＝1024MB。
⑥太位元組（TB、Tera byte）：1TB＝1024GB。
（三）輸入/輸出設備
輸入設備是用來接受用戶輸入的原始數據和程序，並將它們變為計算機能識別的二進制存入到內存中。常用的輸入設備有鍵盤、滑鼠、掃描儀、光筆等。
輸出設備用於將存入在內存中的由計算機處理的結果轉變為人們能接受的形式輸出。常用的輸出設備有顯示器、列印機、繪圖儀等。
（四）匯流排
匯流排是一組為系統部件之間數據傳送的公用信號線。具有匯集與分配數據信號、選擇發送信號的部件與接收信號的部件、匯流排控制權的建立與轉移等功能。典型的微機計算機系統的結構如圖2-3所示，通常多採用單匯流排結構，一般按信號類型將匯流排分為三組，其中AB（Address Bus）為地址匯流排；DB(Data Bus)為數據匯流排；CB（Control Bus）控制匯流排。
（五）微型計算機主要技術指標
①CPU類型：是指微機系統所採用的CPU晶元型號，它決定了微機系統的檔次。
②字長：是指CPU一次最多可同時傳送和處理的二進制位數，安長直接影響到計算機的功能、用途和應用范圍。如Pentium是64位字長的微處理器，即數據位數是64位，而它的定址位數是32位。
③時鍾頻率和機器周期：時鍾頻率又稱主頻，它是指CPU內部晶振的頻率，常用單位為兆（MHz），它反映了CPU的基本工作節拍。一個機器周期由若干個時鍾周期組成，在機器語言中，使用執行一條指令所需要的機器周期數來說明指令執行的速度。一般使用CPU類型和時鍾頻率來說明計算機的檔次。如Pentium III 500等。
④運算速度：是指計算機每秒能執行的指令數。單位有MIPS（每秒百萬條指令）、MFLOPS（秒百萬條浮點指令）
⑤存取速度：是指存儲器完成一次讀取或寫存操作所需的時間，稱為存儲器的存取時間或訪問時間。而邊連續兩次或寫所需要的最短時間，稱為存儲周期。對於半導體存儲器來說，存取周期大約為幾十到幾百毫秒之間。它的快慢會影響到計算機的速度。
⑥內、外存儲器容量：是指內存存儲容量，即內容儲存器能夠存儲信息的位元組數。外儲器是可將程序和數據永久保存的存儲介質，可以說其容量是無限的。如硬碟、軟盤已是微機系統中不可缺少的外部設備。迄今為止，所有的計算機系統都是基於馮·諾依曼存儲程序的原理。內、外存容量越大，所能運行的軟體功能就越豐富。CPU的高速度和外存儲器的低速度是微機系統工作過程中的主要瓶頸現象，不過由於硬碟的存取速度不斷提高，目前這種現象已有所改善。
我們先從最早的計算機講起，人們在最初設計計算機時採用這樣一個模型：
人們通過輸入設備把需要處理的信息輸入計算機，計算機通過中央處理器把信息加工後，再通過輸出設備把處理後的結果告訴人們。
其實這個模型很簡單，舉個簡單的例子，你要處理的信息是1+1，你把這個信息輸入到計算機中後，計算機的內部進行處理，再把處理後的結果告訴你。
早期計算機的輸入設備十分落後，根本沒有現在的鍵盤和滑鼠，那時候計算機還是一個大傢伙，最早的計算機有兩層樓那麼高。人們只能通過扳動計算機龐大的面板上無數的開頭來向計算機輸入信息，而計算機把這些信息處理之後，輸出設備也相當簡陋，就是計算機面板上無數的信號燈。所以那時的計算機根本無法處理像現在這樣各種各樣的信息，它實際上只能進行數字運算。
當時人們使用計算機也真是夠累的。但在當時，就算是這種計算機也是極為先進的了，因為它把人們從繁重的手工計算中解脫出來，而且極大地提高了計算速度。
隨著人們對計算機的使用，人們發現上述模型的計算機能力有限，在處理大量數據時就越發顯得力不從心。為些人們對計算機模型進行了改進，提出了這種模型：
就是在中央處理器旁邊加了一個內部存儲器。這個模型的好處在於。先打個比方說，如果老師讓你心算一道簡單題，你肯定毫不費勁就算出來了，可是如果老師讓你算20個三位數相乘，你心算起來肯定很費力，但如果給你一張草稿紙的話，你也能很快算出來。
可能你會問這和計算機有什麼關系？其實計算機也是一樣，一個沒有內部存儲器的計算機如果讓它進行一個很復雜的計算，它可能根本就沒有辦法算出來，因為它的存儲能力有限，無法記住很多的中間的結果，但如果給它一些內部存儲器當「草稿紙」的話，計算機就可以把一些中間結果臨時存儲到內部存儲器上，然後在需要的時候再把它取出來，進行下一步的運算，如此往復，計算機就可以完成很多很復雜的計算。
隨著時代的發展，人們越來越感到計算機輸入和輸出方式的落後，改進這兩方面勢在必行。在輸入方面，為了不再每次扳動成百上千的開頭，人們發明了紙帶機。紙帶機的工作原理是這樣的，紙帶的每一行都標明了26個字母、10個數字和一些運算符號，如果這行的字母A上面打了一個孔，說明這里要輸入的是字母A，同理，下面的行由此類推。這樣一個長長的紙帶就可以代表很多的信息，人們把這個紙帶放入紙帶機，紙帶機還要把紙帶上的信息翻譯給計算機，因為計算機是看不懂這個紙帶的。
這樣雖然比較麻煩，但這個進步確實在很大程度上促進了計算機的發展。在發明紙帶的同時，人們也對輸出系統進行了改進，用列印機代替了計算機面板上無數的信號燈。列印機的作用正好和紙帶機相反，它負責把計算機輸出的信息翻譯成人能看懂的語言，列印在紙上，這樣人們就能很方便地看到輸出的信息，再也不用看那成百上千的信號燈了。
不過人們沒有滿足，他們繼續對輸入和輸出系統進行改進。後來人們發明了鍵盤和顯示器。這兩項發明使得當時的計算機和我們現在使用的計算機有些類似了，而且在些之前經過長時間的改進，計算機的體積也大大地縮小了。鍵盤和顯示器的好處在於人們可以直接向計算機輸入信息，而計算機也可以及時把處理結果顯示在屏幕上。
可是隨著人們的使用，逐漸又發現了不如意之處。因為人們要向計算機輸入的信息越來越多，往往要輸入很長時間後，才讓計算機開始處理，而在輸入過程中，如果停電，那前面輸入的內容就白費了，等來電後，還要全部重新輸入。就算不停電，如果人們上次輸入了一部分信息，計算機處理理了，也輸出了結果；人們下一次再需要計算機處理這部分信息的時候，還要重新輸入。對這種重復勞動的厭倦導致了計算機新的模型的產生。
這回的模型是這樣的：
這回增加了一個外部存儲器。外部存儲器的「外部」是相對於內部存儲器來說的，在中央處理器處理信息時，它並不直接和外部存儲器打交道，處理過程中的信息都臨時存放在內部存儲器中，在信息處理結束後，處理的結果也存放在內部存儲器中。可是如果這時突然停電，那些結果還會丟失的。內部存儲器（或簡稱內存）中的信息是靠電力來維持的，一旦電力消失，內存中的數據就會全部消失。也正因為如此，人們才在計算機模型中加入了外部存儲器，把內存中的處理結果再存儲到外部存儲器中，這樣停電後數據也不會丟失了。
外部存儲器與內存的區別在於：它們的存儲機制是不一樣的，外部存儲器是把數據存儲到磁性介質上，所以不依賴於是否有電。這個磁性介質就好比家裡的歌曲磁帶，磁帶上的歌曲不管有沒有電都是存在的。當時人們也是考慮到了磁帶這種好處，所以在計算機的外部存儲器中也採用了類似磁帶的裝置，比較常用的一種叫磁碟。
磁碟本來是圓的，不過裝在一個方的盒子里，這樣做的目的是為了防止磁碟表面劃傷，導致數據丟失。
有了磁碟之後，人們使用計算機就方便多了，不但可以把數據處理結果存放在磁碟中，還可以把很多輸入到計算機中的數據存儲到磁碟中，這樣這些數據可以反復使用，避免了重復勞動。
可是不久之後，人們又發現了另一個問題，人們要存儲到磁碟上的內容越來越多，眾多的信息存儲在一起，很不方便。這樣就導致了文件的產生。
這和我們日常生活中的文件有些相似。我們日常生活中的文件是由一些相關信息組成，計算機的文件也是一樣。人們把信息分類整理成文件存儲到磁碟上，這樣，磁碟上就有了文件1、文件2……。
可是在使用過程中，人們又漸漸發現，由人工來管理越來越多的文件是一件很痛苦的事情。為了解決這個問題，人們就開發了一種軟體叫操作系統。
其實操作系統就是替我們管理計算機的一種軟體，在操作系統出現之前，只有專業人士才懂得怎樣使用計算機，而在操作系統出現之後，不管你是否是計算機專業畢業，只要經過簡單的培訓，你都能很容易地掌握計算機。
有了操作系統之後，我們就不直接和計算機的硬體打交道，不直接對這些硬體發號施令，我們把要的事情告訴操作系統，操作系統再把要作的事情安排給計算機去作，等計算機做完之後，操作系統再把結果告訴我們，這樣就省事多了。
在操作系統出現之前，人們通過鍵盤給計算機下達的命令都是特別專業的術語，而有了操作系統之後，人們和計算機之間的對話就可以使用一些很容易懂的語言，而不用去死記硬背那些專業術語了。
操作系統不但能在計算機和人之間傳遞信息，而且字還負責管理計算機的內部設備和外部設備。它替人們管理日益增多的文件，使人們能很方便地找到和使用這些文件；它替人們管理磁碟，隨時報告磁碟的使用情況；它替計算機管理內存，使計算機能更高效而安全地工作；它還負責管理各種外部設備，如列印機等，有了它的管理，這些外設就能有效地為用戶服務了。
也正因為操作系統這么重要，所以人們也在不斷地改進它，使它的使用更加方面，功能更加強大。對於咱們現在使用的微機來說，操作系統主要經歷了DOS、Windows 3.X、Windows95和Windows98這幾個發展階段。
在DOS階段，人們和計算機打交道，還是主要靠輸入命令，「你輸入什麼命令，計算機就做什麼，如果你不輸入，計算機就什麼也不做」。在這一階段，人們還是需要記住很多命令和它們的用法，如果忘記了或不知道，那就沒有辦法了。所以說，這時的計算機還是大太好用，操作系統也處於發展的初級階段。Windows的出現在很大程度上彌補了這個不足，人們在使用Windows時，不必記住什麼命令，只需要用滑鼠指指點點就能完成很多工作。而當操作系統發展到Windows95之後，使用計算機就變得更加簡單。
現在我們來簡單總結一下上面我們講的一些內容。經過人們幾十年的努力，計算機的組成結構已經基本定型，現在我們日常使用的微機在硬體方面可以用下圖表示：這里CPU就是我們以前談到的中央處理器的英文縮寫，它和其它輔助電路構成了計算機的核心。我們通過鍵盤和其它輸入設備輸入的信息經過它的處理之後顯示在顯示器上。在信息處理過程中，CPU要和內存頻繁地交換信息，在工作結束之後，還要把內存中的數據保存在磁碟上。
上面說的是硬體的工作原理，那麼在軟體上，我們又是如何使用計算機的呢？
在前面我們講過，我們可以通過操作系統給計算機布置工作，操作系統也可以把計算機的工作結果告訴我們。可是操作系統的功能也不是無限的，實際上計算機的很多功能是靠多種應用軟體來實現的。操作系統一般只負責管理好計算機，使它能正常工作。而眾多的應用軟體才充分發揮了計算機的作用。但這些應用軟體都是建立在操作系統上的，一般情況下，某一種軟體都是為特定的操作系統而設計的，因為這些軟體不能直接和計算機交換信息，需要通過操作系統來傳遞信息。
這就是所謂的「硬」、「軟」結合。硬體就是我們能看見的這些東西：主機、顯示器、鍵盤、滑鼠等，而軟體是我們看不見的，存在於計算機內部的。打個比方，硬體就好比人類軀體，而軟體就好比人類的思想，沒有軀體，思想是無法存在的，但沒有思想的軀體也只是一個植物人。一個正常人要完成一項工作，都是軀體在思想的支配下完成的。電腦和這相類似，沒有主機等硬體，軟體是無法存在的；而一個沒有軟體的計算機也只是一堆廢鐵。
還有一個重要的概念沒有講，就是操作系統是如何管理文件的呢？其實也很簡單，文件都有自己的名字，叫文件名，用來區分不同的文件的。計算機中的文件有很多，成千上萬，光用名字來區分也不利於查找，所以計算機中又有了文件夾的概念，把不同類型的文件存儲在不同的文件夾中，查找起來就快多了，也不會太亂。文件多了，可以分別存儲在不同的文件夾中，而當文件夾多了之後，再把一些相關的文件夾存儲在更在的文件夾中，這樣管理文件是比較科學的。

⑶ 計算機的基本工作原理是什麼

計算機在運行時，先從內存中取出第一條指令，通過控制器的解碼，按指令的要求，從存儲器中取出數據進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到內存中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去。直至遇到停止指令。

程序與數據一樣存貯，按程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理。這一原理最初是由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼於1945年提出來的，故稱為馮.諾依曼原理。

(3)計算機運行的物理原理是什麼擴展閱讀：

根據計算機所採用的物理器件的發展，一般把電子計算機的發展分成四個階段，習慣上稱為四代。

第一代

電子管計算機時代（從1946年到50年代後期），其主要特點是採用電子管作為基礎器件。代表機型IBM公司的IBM650。

第二代

晶體管計算機時代（從50年代中期到60年代後期），採用的主要器件逐步由電子管改為晶體管，縮小了體積，降低了功耗，提高了速度和可靠性，降低了價格。代表機型控制數據公司（CDC）的大型計算機系統CDC6600.

第三代

集成電路計算機時代（從60年代中期到70年代前期），計算機採用集成電路作為基本器件，功耗、體積、價格進一步下降，速度和可靠性相應的提高。代表機型IBM公司的IBM360.

第四代

大規模集成電路計算機時代（從70年代初至今），70年代初，半導體存儲器問世，迅速取代了磁芯存儲器，並不斷向大容量、高速度發展。1984年內含2300個晶體管的Intel4004晶元問世，開啟了現代計算機的篇章。

⑷ 計算機的工作原理主要使用了哪個原理

電腦的工作原理跟電視、VCD機差不多，您給它發一些指令，它就會按您的意思執行某項功能。不過，您可知道，這些指令並不是直接發給您要控制的硬體，而是先通過前面提過的輸入設備，如鍵盤、滑鼠，接收您的指令，然後再由中央處理器（CPU）來處理這些指令，最後才由輸出設備輸出您要的結果。

我們先從存儲器入手，如果我們把一個存儲體比作一棟大樓，那麼每個存儲單元可看作大樓的每個房間，每個存儲單元可看作每個房間中的一張床位。（顯然每個房間都得有一個房間編號）主存的工作方式就是按存儲單元的地址號來實現對存儲字各位的存（寫入）、取（讀出）。為能實現按地址訪問的方式，主存中還必須配置兩個寄存器MAR（Memory Adress Register）和MDR（Memory Data Register)。MAR用來存放欲訪問的存儲單元的地址，其位數對應存儲單元的個數。MDR是存儲器數據寄存器，是用來存放從存儲體某單元取出的代碼或准備往某存儲單元存入的代碼，其位數與存儲字長相等

再看控制器，控制器是計算機組成的神經中樞，由它來指揮全機各部件自動、協調地工作。具體而言，它首先要命令存儲器讀出一條指令，這叫作取指過程。接著，它要對這條指令進行分析，指出指令要完成什麼樣的操作，並按定址特徵指明操作數的地址，這叫分析過程。最後根據操作數所在的地址，取出操作數並完成某種操作，這叫做執行過程。控制器由程序計數器PC，指令寄存器IR以及控制單元CU幾部分組成。

接著看I/O子系統，包括各種外部設備及相應的介面。每一個設備都是由I/O介面與主機聯系的，它接受CU發出的各種控制命令完成相應的操作。如鍵盤由鍵盤介面電路與主機聯系；列印機由列印機介面電路與主機聯系。

⑸ 簡述計算機的工作原理

計算機的工作原理：

計算機在運行時，先從內存中取出第一條指令，通過控制器的解碼，按指令的要求，從存儲器中取出數據進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到內存中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去。直至遇到停止指令。

程序與數據一樣存貯，按程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理。

(5)計算機運行的物理原理是什麼擴展閱讀：

計算機的特點

1、運算速度快：計算機內部電路組成，可以高速准確地完成各種算術運算。當今計算機系統的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量復雜的科學計算問題得以解決。

2、計算精確度高：科學技術的發展特別是尖端科學技術的發展，需要高度精確的計算。計算機控制的導彈之所以能准確地擊中預定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。

3、邏輯運算能力強：計算機不僅能進行精確計算，還具有邏輯運算功能，能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最後結果保存起來，並能根據判斷的結果自動執行下一條指令以供用戶隨時調用。

4、存儲容量大：計算機內部的存儲器具有記憶特性，可以存儲大量的信息，這些信息，不僅包括各類數據信息，還包括加工這些數據的程序。

5、自動化程度高：由於計算機具有存儲記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預先編好的程序組納入計算機內存，在程序控制下，計算機可以連續、自動地工作，不需要人的干預。

6、性價比高：幾乎每家每戶都會有電腦，越來越普遍化、大眾化，21世紀電腦必將成為每家每戶不可缺少的電器之一。

⑹ 計算機程序運行原理

計算機程序運行原理：計算機在運行時，先從內存中取出第一條指令，通過控制器的解碼，按指令的要求，從存儲器中取出數據進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到內存中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。

依此進行下去。直至遇到停止指令。程序與數據一樣存取，按程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理，這一原理最初是由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼於1945年提出來的，故稱為馮.諾依曼原理。

(6)計算機運行的物理原理是什麼擴展閱讀：

計算機程序運行：為了一個程序運行，計算機載入程序代碼，可能還要載入數據，從而初始化成一個開始狀態，然後調用某種啟動機制。在最低層上，這些是由一個引導序列開始的。

在大多數計算機中，操作系統例如Windows等，載入並且執行很多程序。在這種情況下，一個計算機程序是指一個單獨的可執行的映射，而不是當前在這個計算機上運行的全部程序。

⑺ 計算機的工作原理（詳細過程）

計算機的工作原理

1、馮諾依曼原理

「存儲程序控制」原理是1946年由美籍匈牙利數學家馮諾依曼提出的，所以又稱為「馮諾依曼原理」。該原理確立了現代計算機的基本組成的工作方式，直到現在，計算機的設計與製造依然沿著「馮諾依曼」體系結構。

2、「存儲程序控制」原理的基本內容

①採用二進制形式表示數據和指令。

②將程序（數據和指令序列）預先存放在主存儲器中（程序存儲），使計算機在工作時能夠自動高速地從存儲器中取出指令，並加以執行（程序控制）。

③由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大基本部件組成計算機硬體體系結構。

(7)計算機運行的物理原理是什麼擴展閱讀

計算機工作過程

第一步：將程序和數據通過輸入設備送入存儲器。

第二步：啟動運行後，計算機從存儲器中取出程序指令送到控制器去識別，分析該指令要做什麼事。

第三步：控制器根據指令的含義發出相應的命令（如加法、減法），將存儲單元中存放的操作數據取出送往運算器進行運算，再把運算結果送回存儲器指定的單元中。

第四步：當運算任務完成後，就可以根據指令將結果通過輸出設備輸出。

⑻ 計算機的工作原理是什麼

計算機系統概述計算機系統包括硬體系統和軟體系統兩大部分。計算機通過執行程序而 運行，計算 機工作時軟硬體協同工作，二者缺一不可。硬體（Hardware）是構成計算機的物理裝置，是看得見、摸得著的一些實實在在的 有形實體。一個計算機硬體系統，從功能級角度而言包五大功能部件：運算 器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。 硬體是計算機能夠運行的物質基礎，計算機的性能，如運算速度、存儲容量、計算 精度、可靠性等，很大程度上取決於硬體的配置。只有硬體而沒有任何軟體支持的計算機稱為裸機。在裸機上只能運行機器語言程 序，使用很不方便，效率也低。 軟體（Software）是指使計算機運行需要的程序、數據和有關的技術文檔資料。軟 件是計算機的靈魂，是發揮計算機功能的關鍵。有了軟體，人們可以不必過多地去了解 機器本身的結構與原理，可以方便靈活地使用計算機。軟體屏蔽了下層的具體計算機硬體，形成一台抽象的邏輯計算機（也稱虛擬機），它在用戶和計算機（硬體）之間架起了橋梁。 軟體通常分為系統軟體和應用軟體兩大類。系統軟體是計算機製造者提供的使用和 管理計算機的軟體，它包括操作系統、語言處理系統、常用服務程序等。應用軟體是計 算機用戶用計算機及其提供的各種系統軟體開發的解決各種實際問題的軟體。 必須指出，在計算機系統中，硬體和軟體之間並沒有一條明確的分界線。一般 來說，任何一個由軟體完成的操作也可以直接由硬體來實現，而任何一個由硬體所執行 的指令也能夠用軟體來完成。軟體和硬體之間的界線是經常變化的。今天的軟體可能就是明天的硬體，反之亦然。 計算機硬體系統組成 從功能上來看，計算機的硬體系統由運算器、 控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成，五大部分由匯流排連接。 控制器和運算器合在一起被 稱為中央處理器CPU(Central Processing Unit)。 計算機基本工作原理 馮·諾依曼原理 世界上第一台計算機基於馮·諾依曼原理，其基本思想是：存儲程序與程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執行步驟序列（即程序）及運行中所需的數據，通過一定方式輸入並存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機運行時能自動地逐一取出程序中一條條指令，加以分析並執行規定的操作。 到目前為止，盡管計算機發展了4代，但其基本工作原理仍然沒有改變。 根據存儲程序和程序控制的概念，在計算機運行過程中，實際上有兩種信息在流動。一種是數據流，這包括原始數據和指令，它們在程序運行前已經預先送至主存中，而且都是以二進制形式編碼的。在運行程序時數據被送往運算器參與運算，指令被送往控制器。另一種是控制信號，它是由控制器根據指令的內容發出的，指揮計算機各部件執行指令規定的各種操作或運算，並對執行流程進行控制。這里的指令必須為該計算機能直接理解和執行。 計算機指令與指令系統 指令是指計算機完成某個基本操作的命令。指令能被計算機硬體理解並執行。一條指令就是 計算機機器語言的一個語句，是程序設計的最小語言單位。一台計算機所能執行的全部指令 的集合，稱為這台計算機的指令系統。指令系統比較充分地說明了計算機對數據進行處理的 能力。不同種類的計算機，其指令系統的指令數目與格式也不同。指令系統越豐富完備，編 製程序就越方便靈活。指令系統是根據計算機使用要求設計的。一條計算機指令是用一串二進制代碼表示的，它通常應包括兩方面的信息：操作碼和地址碼 。操作碼用來表徵該指令的操作特性和功能，即指出進行什麼操作；地址碼指出參與操作的 數據在存儲器中的地址。一般情況下，參與操作的源數據或操作後的結果數據都在存儲器中 ，通過地址可訪問該地址中的內容，即得到操作數。CPU訪問存儲器需要一定的時間，為了提高運算速度，有時也將參與運算的數據或中間結果 存放在CPU寄存器中或者直接存放在指令中。

⑼ 計算機最基本的工作原理是什麼

計算機基本工作原理即「存儲程序」原理，它是由馮·諾依曼提出的。
1946年，美籍匈牙利數學家馮·諾依曼提出了關於計算機的構成模式和工作原理的基本設想。
計算機基本構成模式
計算機應包括運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件
計算機中數的表示
計算機內部應採用二進製表示指令和數據
計算機的工作原理
計算機系統應按照下述模式工作：將編好的程序和原始數據，輸入並存儲在計算機的內存儲器中（即「存儲程序」）；計算機按照程序逐條取出指令加以分析，並執行指令規定的操作（即「程序控制」）。這一原理稱為「存儲程序」原理，是現代計算機的基本工作原理，至今的計算機仍採用這一原理。

⑽ 計算機的硬體物理工作原理是

cpu是大腦
主板是骨頭架子內臟等
顯卡是眼睛和嘴巴
內存是思考時間
硬碟是記憶
風扇是人熱了總要出汗吧?
電源是吃飯

由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大功能部件組成。
隨著信息技術的發展，各種各樣的信息，例如：文字、圖像、聲音等經過編碼處理，都可以變成數據。於是，計算機就能夠實現多媒體信息的處理
各種各樣的信息，通過輸入設備，進入計算機的存儲器，然後送到運算器，運算完畢把結果送到存儲器存儲，最後通過輸出設備顯示出來。整個過程由控制器進行控制