計算機組成

計算機組成的任務是在指令集系統結構確定分配給硬件系統的功能和概念結構之後，研究各組成部分的內部構造和相互聯繫，以實現機器指令集的各種功能和特性。這種聯繫包括各功能部件的內部和相互作用。

計算機組成要解決的問題是在所希望達到的性能和價格下，怎樣最佳，最合理地把各個設備和部件組成成計算機，已實現所確定的ISA。計算機組成設計要確定的方面應包括：

(1)數據通路寬度：數據總線上一次並行傳送的信息位數。

(2)專用部件的設置：是否設置乘除法、浮點運算、字符處理、地址運算等專用部件，設置的數量與機器要達到的速度、價格及專用部件的使用頻度等有關。

(3)各種操作對部件的共享程度：分時共享使用程度高，雖限制了速度，但價格便宜。設置部件多降低共享程度，因操作並行度提高，可提高速度，但價格也會提高。

(4)功能部件的並行度：是用順序串行，還是用重疊、流水或分佈式控制和處理。

(5)控制機構的組成方式：用硬聯還是微程序控制，是單機處理還是多機或功能分佈處理。

(6)緩衝和排隊技術：部件間如何設置及設置多大容量的緩衝器來協調它們的速度差；用隨機、先進先出、先進後出、優先級，還是循環方式來安排事件處理的順序。

(7)預估、預判技術：為優化性能用什麼原則預測未來行為。

(8)可靠性技術：用什麼冗餘和容錯技術來提高可靠性。

主要分為五個部分：

1. 控制器(control unit)：是整個計算機的中樞神經，其功能是對程序規定的控制信息進行解釋，根據其要求進行控制，調度程序、數據、地址，協調計算機各部分工作及內存與外設的訪問等。

2. 運算器(arithmetic logic unit)：運算器的功能是對數據進行各種算術運算和邏輯運算，即對數據進行加工處理。

3. 存儲器(memory)：存儲器的功能是存儲程序、數據和各種信號、命令等信息，並在需要時提供這些信息。

4. 輸入(input)：輸入設備是計算機的重要組成部分，輸入設備與輸出設備合稱為外部設備，簡稱外設，輸入設備的作用是將程序、原始數據、文字、字符、控制命令或現場採集的數據等信息輸入到計算機。常見的輸入設備有鍵盤、鼠標器、光電輸入機、磁帶機、磁盤機、光盤機等。

5. 輸出(output)：輸出設備與輸入設備同樣是計算機的重要組成部分，它把計算機的中間結果或最後結果、機內的各種數據符號及文字或各種控制信號等信息輸出出來。微機常用的輸出設備有顯示終端CRT、打印機、激光印字機、繪圖儀及磁帶、光盤機等。

CPU=控制器+運算器

主板=I/O總線，輸入輸出系統

存儲器=內存+硬盤

I/O設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、顯示器、數字化儀，讀卡機、紙帶等。

計算機軟件(computer software)是指計算機系統中的程序及其文檔。程序是計算任務的處理對象和處理規則的描述；文檔是為了便於瞭解程序所需的闡述性資料。程序必須裝入機器內部才能工作，文檔一般是給人看的，不一定裝入機器。軟件是用户與硬件之間的接口界面。用户主要是通過軟件與計算機進行交流。軟件是計算機系統設計的重要依據。為了方便用户，為了使計算機系統具有較高的總體效用，在設計計算機系統時，必須通盤考慮軟件與硬件的結合，以及用户的要求和軟件的要求。軟件的正確含義應該是:(1)運行時，能夠提供所要求功能和性能的指令或計算機程序集合。(2)程序能夠滿意地處理信息的數據結構。(3)描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文檔。軟件具有與硬件不同的特點:(1)表現形式不同硬件有形，有色，有味，看得見，摸得着，聞得到。而軟件無形，無色，無味，看不見，摸不着，聞不到。軟件大多存在人們的腦袋裏或紙面上，它的正確與否，是好是壞，一直要到程序在機器上運行才能知道。這就給設計、生產和管理帶來許多困難。(2)生產方式不同軟件是開發，是人的智力的高度發揮，不是傳統意義上的硬件製造。儘管軟件開發與硬件製造之間有許多共同點，但這兩種活動是根本不同的。(3)要求不同硬件產品允許有誤差，而軟件產品卻不允許有誤差。(4)維護不同硬件是要用舊用壞的，在理論上，軟件是不會用舊用壞的，但在實際上，軟件也會變舊變壞。因為在軟件的整個生存期中，一直處於改變維護狀態。

計算機軟件分為系統軟件和應用軟件，如果把計算機比喻為一個人的話，那麼硬件就表示人的身軀。而軟件則表示人的思想、靈魂。一台沒有安裝任何軟件的計算機稱之為“裸機”。

系統軟件是指控制和協調計算機及外部設備,支持應用軟件開發和運行的系統，是無需用户干預的各種程序的集合，主要功能是調度，監控和維護計算機系統；負責管理計算機系統中各種獨立的硬件，使得它們可以協調工作。系統軟件使得計算機使用者和其他軟件將計算機當作一個整體而不需要顧及到底層每個硬件是如何工作的。（如Windows、Linux、DOS、Unix等操作系統都屬於系統軟件。）

應用軟件（application software）是用户可以使用的各種程序設計語言，以及用各種程序設計語言編制的應用程序的集合，分為應用軟件包和用户程序。應用軟件包是利用計算機解決某類問題而設計的程序的集合，供多用户使用。計算機軟件分為系統軟件和應用軟件兩大類。應用軟件是為滿足用户不同領域、不同問題的應用需求而提供的那部分軟件。 它可以拓寬計算機系統的應用領域，放大硬件的功能。（如Word、Excel、QQ等都屬於應用軟件）