電腦的原理
個(gè)人電腦（PC：personal computer ）的主要結(jié)構(gòu):
顯示器
主板
CPU (中央處理器)
主要儲(chǔ)存器 (內(nèi)存)
擴(kuò)充卡(顯示卡 聲卡 網(wǎng)卡等 有些主板可以整合這些)
電源供應(yīng)器
光驅(qū)
次要儲(chǔ)存器 (硬盤)
鍵盤
鼠標(biāo)
盡管計(jì)算機(jī)技術(shù)自20世紀(jì)40年代第一臺(tái)電子通用計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)以來(lái)有了令人目眩的飛速發(fā)展，但是今天計(jì)算機(jī)仍然基本上采用的是存儲(chǔ)程序結(jié)構(gòu)，即馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化的通用計(jì)算機(jī)。
存儲(chǔ)程序結(jié)構(gòu)間將一臺(tái)計(jì)算機(jī)描述成四個(gè)主要部分：算術(shù)邏輯單元（ALU），控制電路，存儲(chǔ)器，以及輸入輸出設(shè)備（I/O）。這些部件通過(guò)一組一組的排線連接（特別地，當(dāng)一組線被用于多種不同意圖的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)又被稱為總線），并且由一個(gè)時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)（當(dāng)然某些其他事件也可能驅(qū)動(dòng)控制電路）。
概念上講，一部計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以被視為一組“細(xì)胞”單元。每一個(gè)“細(xì)胞”都有一個(gè)編號(hào)，稱為地址；又都可以存儲(chǔ)一個(gè)較小的定長(zhǎng)信息。這個(gè)信息既可以是指令（告訴計(jì)算機(jī)去做什么），也可以是數(shù)據(jù)（指令的處理對(duì)象）。原則上，每一個(gè)“細(xì)胞”都是可以存儲(chǔ)二者之任一的。
算術(shù)邏輯單元（ALU）可以被稱作計(jì)算機(jī)的大腦。它可以做兩類運(yùn)算：第一類是算術(shù)運(yùn)算，比如對(duì)兩個(gè)數(shù)字進(jìn)行加減法。算術(shù)運(yùn)算部件的功能在ALU中是十分有限的，事實(shí)上，一些ALU根本不支持電路級(jí)的乘法和除法運(yùn)算（由是使用者只能通過(guò)編程進(jìn)行乘除法運(yùn)算）。第二類是比較運(yùn)算，即給定兩個(gè)數(shù)，ALU對(duì)其進(jìn)行比較以確定哪個(gè)更大一些。
輸入輸出系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)從外部世界接收信息和向外部世界反饋運(yùn)算結(jié)果的手段。對(duì)于一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人電腦，輸入設(shè)備主要有鍵盤和鼠標(biāo)，輸出設(shè)備則是顯示器，打印機(jī)以及其他許多后文將要討論的可連接到計(jì)算機(jī)上的I/O設(shè)備。
控制系統(tǒng)將以上計(jì)算機(jī)各部分聯(lián)系起來(lái)。它的功能是從存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備中讀取指令和數(shù)據(jù)，對(duì)指令進(jìn)行解碼，并向ALU交付符合指令要求的正確輸入，告知ALU對(duì)這些數(shù)據(jù)做哪些運(yùn)算并將結(jié)果數(shù)據(jù)返回到何處。控制系統(tǒng)中一個(gè)重要組件就是一個(gè)用來(lái)保持跟蹤當(dāng)前指令所在地址的計(jì)數(shù)器。通常這個(gè)計(jì)數(shù)器隨著指令的執(zhí)行而累加，但有時(shí)如果指令指示進(jìn)行跳轉(zhuǎn)則不依此規(guī)則。
20世紀(jì)80年代以來(lái)ALU和控制單元（二者合成中央處理器，CPU）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱作微處理器。這類計(jì)算機(jī)的工作模式十分直觀：在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，計(jì)算機(jī)先從存儲(chǔ)器中獲取指令和數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行指令，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，再獲取下一條指令。這個(gè)過(guò)程被反復(fù)執(zhí)行，直至得到一個(gè)終止指令。
由控制器解釋，運(yùn)算器執(zhí)行的指令集是一個(gè)精心定義的數(shù)目十分有限的簡(jiǎn)單指令集合。一般可以分為四類：1）、數(shù)據(jù)移動(dòng)（如：將一個(gè)數(shù)值從存儲(chǔ)單元A拷貝到存儲(chǔ)單元B）2）、數(shù)邏運(yùn)算（如：計(jì)算存儲(chǔ)單元A與存儲(chǔ)單元B之和，結(jié)果返回存儲(chǔ)單元C）3）、條件驗(yàn)證（如：如果存儲(chǔ)單元A內(nèi)數(shù)值為100，則下一條指令地址為存儲(chǔ)單元F）4）、指令序列改易（如：下一條指令地址為存儲(chǔ)單元F）
指令如同數(shù)據(jù)一樣在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是以二進(jìn)制來(lái)表示的。比如說(shuō)，10110000就是一條Intel x86系列微處理器的拷貝指令代碼。某一個(gè)計(jì)算機(jī)所支持的指令集就是該計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言。因此，使用流行的機(jī)器語(yǔ)言將會(huì)使既成軟件在一臺(tái)新計(jì)算機(jī)上運(yùn)行得更加容易。所以對(duì)于那些機(jī)型商業(yè)化軟件開(kāi)發(fā)的人來(lái)說(shuō)，它們通常只會(huì)關(guān)注一種或幾種不同的機(jī)器語(yǔ)言。
強(qiáng)大的小型計(jì)算機(jī)，大型計(jì)算機(jī)和服務(wù)器可能會(huì)與上述計(jì)算機(jī)有所不同。它們通常將任務(wù)分擔(dān)給不同的CPU來(lái)執(zhí)行。今天，微處理器和多核個(gè)人電腦也在朝這個(gè)方向發(fā)展。
超級(jí)計(jì)算機(jī)通常有著與基本的存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)顯著區(qū)別的體系結(jié)構(gòu)。它們通常有著數(shù)以千計(jì)的CPU，不過(guò)這些設(shè)計(jì)似乎只對(duì)特定任務(wù)有用。在各種計(jì)算機(jī)中，還有一些微控制器采用令程序和數(shù)據(jù)分離的哈佛架構(gòu)（Harvard architecture）。
