计算机硬件组成.docx

计算机硬件组成 计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种物 理装置的总称这些物理设备按照系统结构的要求构成一个有机的整 体，为计算机软件的运行提供物质基础简而言之，计算机硬件的功 能是输入和存储程序和数据，以及执行程序，把数据处理成可用的形 式在用户需要的情况下，按照用户要求的方式输出数据 从外观上看，微机由主箱和外部设备组成主机盒主要包括 CPU、 内存、主板、硬盘、光驱、各种扩展卡、连接线、电源等 ;外部设备 包括鼠标、键盘等运算器运算器由算术逻辑单元（ALU ）、累加器、状态寄存器、通用寄存器 组等组成算术逻辑运算单元（ALU ）的基本功能为加、减、乘、除 四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作 计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定运算器处理 的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存 在运算器中与Control Unit共同组成了 CPU的核心部分⑴ 控制器控制器（Con trol Unit），是整个计算机系统的控制中心，它指挥计 算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条 不紊地进行操作及处理。

控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条 指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的 结果向计算机其它部件发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令 所规定的操作计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过 程，而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的，它是计算机实 现“程序控制”的主要设备通常把控制器与运算器合称为中央处理器（Cen tral Process ing Unit, CPU ）工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造 中央处理器，即CPU芯片它是计算机的核心设备它的性能，主 要是工作速度和计算精度，对机器的整体性能有全面的影响[2] 硬件系统的核心是中央处理器（Central Processing Unit，简称 CPU）它主要由控制器、运算器等组成，并采用大规模集成电路工 艺制成的芯片，又称微处理器芯片存储器存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数 据计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运 行结果和最终运行结果都保存在存储器中它根据控制器指定的位置 存入和取出信息有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常 工作。

按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）, 也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法外存通常是磁性介质 或光盘等，能长期保存信息内存指主板上的存储部件，用来存放当 前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源 或断电，数据会丢失输入设备 向计算机输入数据和信息的设备是计算机与用户或其他设备通信的 桥梁输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之 一键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔，手写输入板，游戏杆，语 音输入装置等都属于输入设备输入设备(InputDevice )是人或外 部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数的程 序输入到计算机中计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值 型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、图像、声音等都 可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中，进行存储、处理和输 出输出设备输出设备(Output Device )是计算机的终端设备，用于接收计算机 数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等也是把各种计 算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来 中央处理器计算机硬件计算机硬件中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU),由运算器和控制器组 成，是任何计算机系统中必备的核心部件。

CPU由运算器和控制器 组成，分别由运算电路和控制电路实现运算器是对数据进行加工处理的部件，它在控制器的作用下与内存交 换数据，负责进行各类基本的算术运算、逻辑运算和其他操作在运 算器中含有暂时存放数据或结果的寄存器运算器由算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit，ALU)累加器、状态寄存器和通用寄存器 等组成ALU是用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非 等逻辑运算以及移位、求补等操作的部件控制器是整个计算机系统的指挥中心，负责对指令进行分析，并根据 指令的要求，有序地、有目的地向各个部件发出控制信号，使计算机 的各部件协调一致地工作控制器由指令指针寄存器、指令寄存器、 控制逻辑电路和时钟控制电路等组成寄存器也是CPU的一个重要组成部分是CPU内部的临时存储单元 寄存器既可以存放数据和地址，又可以存放控制信息或CPU工作的 状态信息并行处理通常把具有多个CPU同时去执行程序的计算机系统称为多 处理机系统依靠多个CPU同时并行地运行程序是实现超高速计算 的一个重要方向CPU品质的高低，直接决定了一个计算机系统的档次反映CPU品 质的最重要指标是主频和数据传送的位数主频说明了 CPU 的工作 速度主频越高CPU的运算速度越快。

常用的CPU主频有1.5GHz、 2.0GHz、2.4GHz 等CPU 传送数据的位数是指计算机在同一时间能同时并行传送的二进 制信息位数常说的16位机、32位机和64位机，是指该计算机中 的CPU可以同时处理16位、32位和64位的二进制数据286机 是16位机，386机是32位机，486机是32位机，Pentium机是 64位机随着型号的不断更新，微机的性能也不断提高2 内存编辑计算机硬件计算机硬件 计算机系统的一个重要特征是具有极强的“记忆”能力，能够把大量 计算机程序和数据存储起来存储器是计算机系统内最主要的记忆装 置，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可 以根据命令读取已保存的信息存储器按功能可分为主存储器（简称 主存）和辅助存储器（简称辅存）主存是相对存取速度快而容量小 的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器 主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与 CPU 相连接， 是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中 现代的内存储器多半是半导体存储器，采用大规模集成电路或超大规 模集成电路器件内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存取 存储器（简称随机存储器或RAM ）和只读存储器（简称ROM ）。

随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元 取出信息，对任一地址的存取时间都是相同的由于信息是通过电信 号写入存储器的，所以断电时 RAM 中的信息就会消失计算机工作 时使用的程序和数据等都存储在RAM中，如果对程序或数据进行了 修改之后，应该将它存储到外存储器中，否则关机后信息将丢失通 常所说的内存大小就是指RAM的大小，一般以MB或GB为单位 只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器ROM中的内 容是由厂家制造时用特殊方法写入的，或者要利用特殊的写入器才能 写入当计算机断电后，ROM中的信息不会丢失当计算机重新被 加电后，其中的信息保持原来的不变，仍可被读出ROM适宜存放 计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出 程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息 辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处 理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用， 即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息3 外存编辑PC 常用的外存是软磁盘（简称软盘）和硬磁盘（简称硬盘），但是光盘、U盘、移动硬盘的使用也越来越普及。

下面介绍常用的外存 硬盘从数据存储原理和存储格式上看，硬盘与软盘完全相同但硬盘的磁 性材料是涂在金属、陶瓷或玻璃制成的硬盘基片上，而软盘的基片是 塑料的硬盘的转速和容量会影响读写速度和系统运行速度，所以好 的软盘便更有耐久性硬盘相对软盘来说，主要是存储空间比较大， 有的硬盘容量已在 2TB 以上硬盘大多由多个盘片组成，此时，除 了每个盘片要分为若干个磁道和扇区以外，多个盘片表面的相应磁道 将在空间上形成多个同心圆柱面光盘用于计算机系统的光盘有三类：只读光盘（CD-ROM）一次写入光盘（CD-R ）和可擦写光盘（CD-RW ）等4 输入设备编辑键盘键盘键盘键盘(Keyboard )是常用的输入设备，它是由一组开关矩阵组成， 包括数字键、字母键、符号键、功能键及控制键等每一个按键在计 算机中都有它的惟一代码当按下某个键时，键盘接口将该键的二进 制代码送入计算机主机中，并将按键字符显示在显示器上当快速大 量输入字符，主机来不及处理时，先将这些字符的代码送往内存的键 盘缓冲区，然后再从该缓冲区中取出进行分析处理键盘接口电路多 采用单片微处理器，由它控制整个键盘的工作，如上电时对键盘的自 检、键盘扫描、按键代码的产生、发送及与主机的通讯等；键盘分为：1.机械键盘(Mechanical)采用类似金属接触式开关，工作原理是 使触点导通或断开，具有工艺简单、噪音大、易维护、打字时节奏感 强，长期使用手感不会改变等特点。

2 .塑料薄膜式键盘(Membrane )键盘内部共分四层，实现了无机 械磨损其特点是低价格、低噪音和低成本，但是长期使用后由于材 质问题手感会发生变化已占领市场绝大部分份额3 .导电橡胶式键盘(Conductive Rubber)触点的结构是通过导电 橡胶相连键盘内部有一层凸起带电的导电橡胶，每个按键都对应一 个凸起，按下时把下面的触点接通这种类型键盘是市场由机械键盘 向薄膜键盘的过渡产品4 .无接点静电电容键盘Capacities )使用类似电容式开关的原理， 通过按键时改变电极间的距离引起电容容量改变从而驱动编码器特 点是无磨损且密封性较好鼠标器鼠标鼠标鼠标器（Mouse ）是一种手持式屏幕坐标定位设备，它是适应菜单操作的软件和图形处理环境而出现的一种输入设备，特别是在现今流行的Wi ndows图形操作系统环境下应用鼠标器方便快捷常用的鼠 标器有两种，一种是机械式的，另一种是光电式的机械式鼠标器的底座上装有一个可以滚动的金属球，当鼠标器在桌面 上移动时，金属球与桌面摩擦，发生转动金属球与四个方向的电位 器接触，可测量出上下左右四个方向的位移量，用以控制屏幕上光标 的移动光标和鼠标器的移动方向是一致的，而且移动的距离成比例。

光电式鼠标器的底部装有两个平行放置的小光源这种鼠标器在反射 板上移动，光源发出的光经反射板反射后，由鼠标器接收，并转换为 电移动信号送入计算机，使屏幕的光标随之移动其他方面与机械式 鼠标器一样鼠标器上有两个键的，也有三个键的最左边的键是拾取键，最右边 的键为消除键，中间的键是菜单的选择键由于鼠标器所配的软件系 统不同，对上述三个键的定义有所不同一般情况下，鼠标器左键可 在屏幕上确定某一位置，该位置在字符输入状态下是当前输入字符的 显示点；在图形状态下是绘图的参考点在菜单选择中，左键（拾取 键）可选择菜单项，也可以选择绘图工具和命令当作出选择后系统 会自动执行所选择的命令鼠标器能够移动光标，选择各种操作和命 令，并可方便地对图形进行编辑和修改，但却不能输入字符和数字 其他 以上对常用的键盘和鼠标作了介绍，下面简要说明另外几种输入设备 的功能和基本工作原理光学标记阅读机是一种用光电原理读取纸上标记的输入设备，常用的 有条码读入器和计算机自动评卷记分的输入设备等计算机硬件计算机硬件 图形（图像）扫描仪是利用光电扫描将图形（图像）转换成像素数据 输入到计算机中的输入设备一些部门已开始把图像输入用于图像资 料库的建设。