1.2.2 计算机工作原理

图1-2基本说明了计算机系统的工作原理。计算机中的核心数据处理单元是运算器和控制器；内存储器（简称内存，或主存）则是计算机中的信息存储设备，由于价格和永久存储的需要，计算机中的存储器除了内部存储器外，还有外部存储器（简称外存，或者辅存），内存用于对运算和处理过程中的数据的保存，外存则用于数据的永久保存。为了能够把信息送到计算机中，需要输入设备的配合，为了能把处理结果展示出来，则需要输出设备的服务。

图1- 2计算机工作流程图

事实上，我们可以用人的思维过程来类比计算机的工作过程。运算器和控制器相当于人类大脑中的计算和处理功能区，内部存储器则相当于大脑中的记忆区域，输入设备相当于人的听觉、视觉、触觉等感觉器官，输出设备则相当于人说话的嘴巴，写字的手，能够表达出人需要表达的信息。由于人头脑中的记忆能力是有限的，为了记忆许多许多的信息，人们采用了身体之外的一些辅助手段，例如笔记本，录音机等等。这些东西则相当于计算机中的外部存储器。

我们想象人的思维过程，人通过视觉和听觉获取信息，送入大脑。大脑记忆刚刚获取的信息后对刚刚得到的信息进行分析和处理，把处理结果通过嘴巴说出来，或者把处理结果书写到纸片上以便于永久保存上。当然，大脑在对信息进行分析和处理的过程中，完全有可能需要到书本中查阅一些头脑中没有的资料。类比到计算机系统中就是：计算机系统通过输入设备获取信息，送入计算机内部存储器，计算机的处理器（运算器和控制器）对刚刚得到的信息进行运算和处理，最后把处理结果输送到输出设备上。如果必要，也可以送到外存储器永久保存。计算机的处理器在对信息的处理和运算过程中，完全有可能需要用到内部存储器中没有的资料，那就需要外部存储器的支持。当然，和人头脑中记忆区域的遗忘规律相同，存放在计算机内部存储器中的信息也是不能永久保存的，它将随着计算机的关机而丢失。

思考计算机系统的工作过程，我们能够知道：①存储在外存中的数据不能直接被CPU处理，存储在外存中的程序必须调入内存后才能被CPU执行。②衡量计算机运算处理能力的指标主要是运算器和控制器对信息的处理速度，而衡量内部存储器和外部存储器的指标则主要是存储容量。关于这个问题，我们将在后续的章节中进行比较详细的论述。