2.1.2　计算机的基本工作原理

按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时必须先把要执行的相关程序和数据放入内存中，在执行程序时CPU根据程序包含的指令序列取出指令并执行，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束。因此，在了解了计算机的5个组成部分以后，还必须了解指令与程序的概念，才能真正对计算机的基本工作原理有一个比较清楚的认识。

1.指令、指令系统和程序的概念

指令（Instruction）是计算机能够识别、并且可以执行的各种基本操作命令。一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码，指令的基本格式如下：

操作码字段+地址码字段

其中操作码指明了指令的操作性质及功能，地址码则给出了操作数或操作数的地址。

指令系统的每一条指令都有一个操作码，它表示该指令应进行什么性质的操作。不同的指令用操作码字段的不同编码来表示，每一种编码代表一种指令。组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模。

指令系统（Instruction System）是指计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机全部的控制信息和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数据也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、移位操作型、位（位串）操作型、输入和输出型等指令。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。

程序（Program）是一系列指令的集合，是为解决一个信息处理任务而预先编制的工作执行方案，是由一串CPU能够执行的基本指令组成的序列，每一条指令规定了计算机应进行什么操作（如加、减、乘、判断等）及操作需要的有关数据。程序具有目的性、分步性、有限性、有序性、分支性等特性。

2.计算机执行指令的过程

计算机完成一条指令的功能可以分成两个主要阶段：取指和执行。将要执行的指令从主存储器调入CPU，由CPU对该条指令进行分析译码，判断该指令所要执行的操作，然后向相应部件发出完成操作的控制信号，从而完成该指令的功能。

3.程序的执行过程

CPU从内存中读取一条指令到CPU内执行，该指令执行完后，再从内存读取下一条指令到CPU内执行。CPU不断地读取指令、分析指令、执行指令、取下一条指令，直至执行完所有的指令。整个过程就是计算机的基本工作原理。