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電腦的原理(1)

儘管電腦技術自20世紀40年代第一台電子通用電腦誕生以來以來有了令人目眩的飛速發展,但是今天電腦仍然基本上採用的是存儲程式結構,即馮•諾伊曼結構。這個結構實現了實用化的通用電腦。

存儲程式結構間將一台電腦描述成四個主要部分:算術邏輯單元(ALU),控制電路,存儲器,以及輸入輸出器材(I/O)。這些部件透過一組一組的排線連線(特別地,當一組線被用於多種不同意圖的資料傳輸時又被稱為匯流排),並且由一個時鐘來驅動(當然某些其他事件也可能驅動控制電路)。

概念上講,一部電腦的存儲器可以被視為一組「細胞」單元。每一個「細胞」都有一個編號,稱為位址;又都可以存儲一個較小的定長資訊。這個資訊既可以是指令(告訴電腦去做什麼),也可以是資料(指令的處理物件)。原則上,每一個「細胞」都是可以存儲二者之任一的。

算術邏輯單元(ALU)可以被稱作電腦的大腦。它可以做兩類運算:第一類是算術運算,比如對兩個數字進行加減法。算術運算部件的功能在ALU中是十分有限的,事實上,一些ALU根本不支援電路級的乘法和除法運算(由是使用者只能透過編程進行乘除法運算)。第二類是比較運算,即給定兩個數,ALU對其進行比較以確定哪個更大一些。