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冯·诺依曼提出的计算机“存储程序”工作原理决定了计算机硬件系统由五大部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，如图2-2所示。
图2-2 冯·诺依曼型计算机硬件体系
1.运算器 运算器是整个计算机系统的计算中心，主要由执行算术运算和逻辑运算的算术逻辑单元（arithmetic logic unit，ALU）、存放操作数和中间结果的寄存器及连接各部件的数据通路组成，用以完成程序指令指定的基于二进制数的加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算。
2.控制器 控制器是整个计算机的指挥中心，主要由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、时序控制电路和微操作控制电路等组成。在系统运行过程中，控制器不断生成指令地址、取出指令、分析指令、向计算机的各个部件发出操作控制信号，指挥各个部件高速协调地工作。
运算器和控制器合称为中央处理器（central processing unit，CPU），是计算机的核心部件。
3.存储器 存储器是用来存储数据和程序的部件。计算机可根据需要随时向存储器存取数据。向存储器存放数据，称为“写入”；从存储器取出数据，称为“读出”。存储器中有许多存储单元，每一个单元可以存放一个字或字节的信息。为了使计算机能识别这些单元，每个存储单元有一个编号，称为“地址”。存储器的工作方式就是根据存储单元的地址来实现对所要存储的字或字节进行存（写入）和取（读出），通常称为按地址访问存储器。地址是识别存储器中不同存储单元的唯一标志。存储在计算机中的信息都是以二进制代码形式表示的，必须使用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些物理器件包括磁芯、半导体器件、磁表面器件等。
4.输入设备 输入设备用于输入人们要求计算机处理的数据、字符、文字、图形、图像、声音等信息，以及处理这些信息所必需的程序，并将它们转换成计算机能接受的形式（二进制代码）。
5.输出设备 输出设备用于将计算机处理结果或中间结果以人们可识别的形式（如显示、打印、绘图等）表达出来。