计算机的工作原理是以硬件和软件的协同作用为基础，其基本操作能够用输入、处理、存储和输出这四个步骤来进行概括。计算机系统一般是由中央处理单元（CPU）、内存、外部存储设备、输入设备以及输出设备等部分构成的。

1. 输入阶段

计算机接受外部信息的过程是输入阶段。用户借助输入设备，像键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等，向计算机输入数据或者指令。这些输入信息，包括数据和命令，会被计算机接收，然后传送到内存里，以便进行进一步的处理。

2. 处理阶段

计算机的核心处理过程是在中央处理单元（CPU）中进行的。CPU 就像是计算机的“大脑”，它的主要任务是去执行各种各样的操作，这些操作包含：

CPU 中的算术逻辑单元（ALU）会进行运算。其中包括加、减、乘、除等算术运算。同时也会进行逻辑判断运算，像与、或、非等。

指令执行时，CPU 会依据程序计数器（PC）里的指令地址，从内存里把指令提取出来，然后执行这些指令。这些指令有可能包含数据移动的操作，也有可能包含运算的操作，还可能包含跳转的操作。

CPU 的控制单元（CU）负责执行一项功能，那就是从内存中取出指令。接着它会对这些指令进行解析，然后控制其他硬件组件去执行相关的任务。通过这样的方式，它能够协调计算机各个部分的工作。

CPU执行指令的基本过程：

取指（）：从内存中获取指令。

译码（）：对获取的指令进行译码，确定该指令需要执行的操作。

执行（）：执行相应的操作，如算术运算、数据传输等。

存储（）：将结果写回到内存或存储设备。

3. 存储阶段

计算机需要大量的空间来存储数据和程序。存储器有两种类型，分别是：

主存储器即为内存。内存又称为 RAM（随机访问存储器），它是计算机中用于快速工作的存储区域，能够存储当前正在运行的程序和数据。内存所存储的数据是易失性的，这意味着当计算机关机时，这些数据将会丢失。

辅助存储器包含硬盘、固态硬盘（SSD）以及光盘等设备。这些设备能够存储大量的长期数据。和内存不一样，辅助存储器中的数据是具有持久性的，即便关机了也不会丢失。

4. 输出阶段

计算机将处理结果通过输出设备展示给用户，这些输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。输出设备会接收来自计算机处理的数据，然后以人类能够理解的形式呈现出来。

5. 计算机的工作循环

计算机的工作原理可被视作一个不断循环的过程，这个过程通常被叫做执行周期或者机器周期。这一周期包含以下这些步骤：

①从输入设备获取数据。

②通过CPU对数据进行处理。

③将处理结果存储在内存或辅助存储设备中。

④将最终结果通过输出设备展示给用户。

6. 操作系统的作用

计算机的操作系统（OS）要负责对计算机硬件与软件之间的交互进行管理和协调。它的作用是保证计算机的资源（像 CPU、内存、硬盘等）能够被有效地分配和利用。并且，它还为用户以及应用程序提供界面和服务。操作系统的任务包含以下这些：

进程管理：控制程序的执行和调度。

存储管理：管理内存和存储设备的使用。

输入输出管理：处理输入输出设备的数据传输。

用户界面的作用是提供与计算机进行交互的环境，其中包括图形用户界面（GUI）以及命令行界面（CLI）。

7. 数据表示与编码

计算机内部数据是以二进制形式来表示的。计算机仅能理解两种状态，即 0 和 1 。这种状态借助二进制代码能够表示所有的数据，像数字、文本、图片、声音等都包含在内。计算机通过编码方式，例如 码等，把字符、图像等转换成二进制形式，以便进行存储和处理。

总结

计算机通过输入设备来接收信息，CPU 执行运算和处理，内存进行存储，再通过输出设备呈现结果，这是一个完整的过程。在这个过程里，操作系统负责协调和管理各项资源，能让计算机高效地执行各种任务。同时，计算机利用二进制编码实现数据的存储和处理，从而保证了其高效、精准的工作能力。