完整的计算机系统包括两大部分,即硬件系统和软件系统。所谓硬件,是指构成计算机的物理设备,就是常说的计算机。
虽然不同类型、不同机种和不同型号的计算机在硬件配置上的差别很大,但其绝大多数都是根据冯·诺依曼计算机体系结构来设计的,即具有五大配件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。常见的冯·诺依曼计算机系统的组成如图2—1所示。
图2—1 计算机组成原理框图
(一)中央处理器
中央处理器(CPU)是计算机系统最主要的部件,其运算速度是决定计算机系统性能的重要指标。CPU由运算器和控制器组成,常组装在一个主板上,合称为主机。有三种总线用来连接CPU、主存储器和计算机系统的其他设备,它们分别是:数据总线为主存储器传送数据;地址总线为主存储器中一个分配的地址传送数据;控制总线传输信号以阐明是否读写或写数据到一个分配的主存储器地址或输入设备、输出设备,以及通过它们读或写数据。
运算器是计算机的运算单元,主要用于完成对数据的算术运算和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除以及它们的复合运算。逻辑运算包括一般的逻辑判断和比较,如比较、位移、逻辑加、逻辑乘、逻辑反等操作。控制器是计算机的神经中枢,按照主频的节拍发出各种控制信息,控制计算机各部分自动协调地工作,完成对指令的解释和执行。它每次从存储器读取一条指令,经分析译码,产生一串操作命令发向各个部件,控制各部件动作,实现该指令的功能;然后再取下一条指令,继续分析、执行,直至程序结束,从而使整个机器能连续、有序地工作。
(二)存储器
存储器是计算机的记忆装置,它的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据;数据是计算机操作的对象。不管是程序还是数据,在存储器中都是用二进制的形式来表示的,统称为信息。
在计算机中,位(Bit)是最小的数据单位,只能存放一个二进制的“0”或者“1”,字节(Byte,简称B)是一组长度固定为8的二进制位的集合,一般一个字节可以存放一个字符。在计算机中,存储器容量以字节为基本单位,一个字节由8个二进制位组成。存储容量的表示单位除了字节以外,还有KB、MB、GB、TB,其中,1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB。
存储器一般分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存)。(www.daowen.com)
1.主存储器(内存)
主存储器主要由半导体存储器组成,在计算机运行过程中用来存储数据和程序指令。计算机的主存储器直接与CPU相连,存放当前正在运行的程序和有关数据,存取速度快,但价格较贵,容量不能做得太大(相对于外存来讲)。2011年前后,电脑内存的配置越来越大,一般都在1G以上,更有2G、4G、6G内存的电脑。在其他配置相同的条件下,内存越大,机器性能就越高,处理数据也就越快。
主存储器按工作方式又分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。RAM中的数据可随机地读出或写入,是用来存放从外存调入的程序和有关数据以及从CPU送出的数据,人们通常所说的内存实际上指的是RAM。只读存储器ROM只占主存储器很小的一部分,在通常情况下CPU对其只取不存,它一般用来存放固定的、专用的程序或数据。
2.辅助存储器(外存)
外存用来存放计算机暂时不用的程序和数据(需要时才调入内存),存取速度相对较慢,但价格比较便宜,停电也不丢失信息,容量可以做得很大。例如,现在的硬盘存储容量通常为几百GB,甚至为几个TB。
辅助存储器一般包括硬盘、软盘、光盘、移动硬盘、磁盘(带)、闪存(USB FLASH盘,又称优盘和闪盘)等。
对于内存和外存的区别,可以这样理解,内存就是暂时存储程序和数据的地方,例如,当我们在使用WORD处理文稿时,当你在键盘上敲入字符时,它就被存入内存中,当你选择存盘时,内存中的数据才会被存入硬盘(外存)。
(三)输入/输出设备
输入设备是外部向计算机传送信息的装置,其功能是将数据、程序及其他信息从人们熟悉的形式转换成计算机能接受的信息的形式,输入到计算机内部。常见的输入设备有键盘、鼠标、光笔、纸带输入机、模/数转换器、声音识别输入设备、图文扫描仪、条形码阅读器、触摸屏、手写体输入设备等。
输出设备的功能是将计算机内部二进制形式的信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式。常见的输出设备有打印机、显示器、绘图仪、数/模转换器、声音合成输出设备等。
有的设备兼有输入、输出两种功能,如磁盘机、磁带机等。
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