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计算机硬件

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计算机硬件 ,Computer hardware,是指计算机系统中由电子,机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。简言之,计算机硬件的功能是输入并存储程序数据,以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。从外观上来看,微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU内存主板硬盘驱动器光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等;外部设备包括鼠标键盘显示器、音箱等,这些设备通过接口和连接线与主机相连。

目录

简介

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个逻辑部件组成。 运算器能进行加、减、乘、除等基本运算。存储器不仅能存放数据,而且也能存放指令,计算机能区分是数据还是指令。控制器能自动执行指令。操作人员能通过输入、输出设备和主机进行通信。计算机内部采用二进制来表示指令和数据。操作人员将编好的程式和原始数据送入主存储器中,然后启动计算机工作,计算机应在不需干预的情况下启动完成逐条取出指令和执行指令的任务。

中央处理器

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。现在常用的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。

内存

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

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KB或MB为单位。

  • 只读存储器

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。

硬盘

从数据存储原理和存储格式上看,硬盘软盘完全相同。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。硬盘相对软盘来说,主要是存储空间比较大,现在的硬盘容量已在40GB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。

输入设备

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。

鼠标器

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Windows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。

输出设备

输出设备(OutputDevice)是人与计算机交互的一种部件,用于数据的输出。它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。常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。

显示器

显示器(Display)是计算机必备的输出设备,常用的有阴极射线管显示器液晶显示器等离子显示器。阴极射线管显示器(简称CRT)由于其制造工艺成熟,性能价格比高,至今占据显示器市场的主导地位。随着液晶显示器(简称LCD)技术的逐步成熟,开始在市场上崭露头角。 阴极射线管显示器可分为字符显示器和图形显示器。字符显示器只能显示字符,不能显示图形,一般只有两种颜色。图形显示器不仅可以显示字符,而且可以显示图形和图像。图形是指 工程图,即由点、线、面、体组成的图形;图像是指景物图。不论图形还是图像在显示器上都是由像素(光点)所组成。显示器屏幕上的光点是由阴极电子枪发射的电子束打击荧光粉薄膜而产 生的。彩色显示器的显像管的屏幕内侧是由红、绿、蓝三色磷光点构成的小三角形(像素)发光薄膜。由于接收的电子束强弱不同,像素的三原色发光强弱就不同,就可以产生一个不同亮度和颜色 的像素。当电子束从左向右、从上而下地逐行扫描荧光屏,每扫描一遍,就显示一屏,称为刷新一次,只要两次刷新的时间间隔少于0.01s,则人眼在屏幕上看到的就是一个稳定的画面。 显示器是通过“显示接口”及总线与主机连接,待显示的信息(字符或图形图像)是从显示缓冲存储器(一般为内存的一个存储区,占16kB)送入显示器接口的,经显示器接口的转换,形成控制电子束位置和强弱的信号。受控的电子束就会在荧光屏上描绘出能够区分出颜色不同、明暗层次的画面。显示器的两个重要技术指标是:屏幕上光点的多少,即像素的多少,称为分辨率;光点亮度的深浅变化层次,即灰度,可以用颜色来表示。分辨率和灰度的级别是衡量图像质量的标准。常用的显示接口卡有多种,如CGA卡、VGA卡、MGA卡等。以VGA(VideoGraphicsArray)视频图形显示接口卡为例,标准VGA显示卡的分辨率为640×480,灰度是16种颜色;增强型VGA显示卡的分辨率是800×600、960×720,灰度可为256种颜色。所有的显示接口卡只有配上相应的显示器和显示软件,才能发挥它们的最高性能。

打印机

打印机(Printer)是计算机最基本的输出设备之一。它将计算机的处理结果打印在纸上。打印机按印字方式可分为击打式非击打式两类。击打式打印机是利用机械动作,将字体通过色带打印在纸上,根据印出字体的方式又可分为活字式打印机和点阵式打印机。 活字式打印机是把每一个字刻在打字机构上,可以是球形、菊花瓣形、鼓轮形等各种形状。点阵式打印机(dotmatrixprinter)是利用打印钢针按字符的点阵打印出字符。每一个字符可由m行×n列的点阵组成。一般字符由7×8点阵组成,汉字由24×24点阵组成。点阵式打印机常用打印头的针数来命名,如9针打印机、24针打印机等。 非击打式打印机是用各种物理或化学的方法印刷字符的,如静电感应,电灼、热敏效应,激光扫描和喷墨等。其中激光打印机(LaserPrinter)和喷墨式打印机(InkjetPrinter)是目前最流行的两种打印机,它们都是以点阵的形式组成字符和各种图形。激光打印机接收来自CPU的信息,然后进行激光扫描,将要输出的信息在磁鼓上形成静电潜像,并转换成磁信号,使碳粉吸附到纸上,加热定影后输出。喷墨式打印机是将墨水通过精制的喷头喷到纸面上形成字符和图形的。

自动绘图机

是直接由电子计算机或数字信号控制,用以自动输出各种图形、图像和字符的绘图设备。可采用联机或脱机的工作方式。是计算机辅助制图和计算机辅助设计中广泛使用的一种外围设备。常见的按绘图方式分为跟踪式绘图机(如笔式绘图机)和扫描式绘图机(如静电扫描绘图机、激光扫描绘图机、喷墨式扫描绘图机)等。按机械结构分为滚筒式(鼓式)绘图机和平台式绘图机两大类。数控绘图机的传动方式有钢丝或钢带传动;有滚珠丝杠或齿轮齿条传动;有电机传动,如采用开环控制方式的直线步进电机和采用闭环控制的伺服电机等。

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参考来源

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