计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。它们是看得见、摸得着的实体，是计算机的物质基础。冯·诺依曼体系结构的计算机硬件系统由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成，它们之间通过系统总线连接在一起，如图1-1所示。
图1-1 计算机系统的硬件组成框图
1.存储器
程序是计算机操作的依据，数据是计算和操作的对象。而存储器正是计算机中存放程序和数据的部件，它是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。
在存储器中，以字节或者字作为基本编址单位，称为存储单元。每个存储单元对应一个地址编号，称为单元地址，地址编号以二（八或十六）进制数表示，从0开始。单元地址只有一个，是固定不变的，而存储在其中的内容是可以更换的。如图1-2所示为存储器的组成框图。
图1-2 存储器的组成框图
向存储单元存入或取出信息，都称为访问（ACCESS）存储器。访问存储器时，先由地址译码器将送来的单元地址进行译码，找到相应的存储单元，再由读/写控制电路确定访问存储器的方式，即取出（读）或存入（写），然后按规定的方式具体完成取出或存入的操作。
2.运算器
运算器是对数据进行处理和运算的部件，主要由算术逻辑部件（ALU）、累加器和通用寄存器组及内部总线等组成。算术逻辑部件主要完成算术运算（+、-、×、÷等操作）及逻辑运算（与、或、异或等操作）。通用寄存器组用来存放参加运算的数据、中间结果或地址。
3.控制器
控制器是整个计算机的指挥控制中心，它根据指令的要求向计算机各个部件发出微操作控制信号，控制运算器、存储器以及输入/输出设备自动、有序、协调地进行工作。微操作控制信号指明了在什么时间、什么条件下执行什么操作，有些操作可同时进行，而有些操作则要依时间的先后进行。正是这些微操作控制信号控制着全机高速、有条不紊的工作。
控制器的主要功能有：
（1）控制程序和原始数据输入计算机内存。
（2）控制运算器和内存等部件实现数据运算处理。
（3）控制内存和外存之间的数据交换。
（4）处理随机发生的事件。(www.xing528.com)
控制器一般由指令部件、时序部件和微操作信号发生器等部分组成，如图1-3所示。
图1-3 控制器组成框图
（1）指令部件。指令部件是指与指令有关的部件，包括程序计数器、指令寄存器和指令译码器。
计算机工作时，按事先安排好的顺序逐条从存储器取出并执行指令。为了使计算机能做到这一点，在计算机中设置了一个指令计数器（也称程序计数器PC），用PC指明所要执行的指令在内存储器中的地址。为了能按顺序自动地指向下一条要执行的指令，在取出指令的同时，PC中的计数值自动递增，始终等于下一条要执行的指令地址。
指令寄存器IR，用来存放正在执行的指令代码。计算机从内存储器取出的要执行的指令即存放在IR中。
不同的指令，其二进制代码也不同。为了能正确执行每条指令，还必须有一个指令译码器ID，通过译码区分出不同的指令。
（2）时序部件。时序部件用于产生计算机运行所需的时序信号。我们知道，要执行一条指令，首先必须把该指令从内存储器取出来，再经译码，然后加以执行。也就是说，计算机是严格按照时间的先后进行操作的，由于计算机的工作速度非常快，需要严格的定时，这种定时就是由时序部件产生的时序信号实现的。
（3）微操作信号发生器。指令经指令译码器产生相应的控制电位，配合时序部件产生的时序信号，由微操作信号发生器产生执行指令所需的一系列微操作信号，并送到各功能部件，控制各部件按指令的要求进行操作，以实现指令的功能。
4.输入/输出（I/O）设备
输入设备是将各种形式的输入信息转换为机器可识别的编码形式的设备，如键盘、鼠标等。
输出设备是将计算机的输出信息转换为人可接受的信息形式的设备，如显示器、打印机等。
而终端设备是指通过通信线路与主机连接的既可输入又可输出的设备，如键盘-CRT，光笔-CRT系统等。
由图1-1可知，计算机各部件之间的联系是通过两种信息流实现的。实线代表数据流，虚线代表指令流。要运行一个程序，首先通过输入设备把程序连同必需的原始数据存入内存储器。控制器控制计算机从存储器中逐条读取指令，然后交由运算器执行，运算的结果可通过输出设备（如显示器）输出或者写入存储器中供其他指令使用。
现代计算机一般把运算器、控制器和其他一些部件集成在一起，称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）。把CPU和内存储器合称为主机，因为它们通常组装在一个主板上，承担计算机的主要计算任务。
输入设备和输出设备统称为输入/输出设备（I/O设备），也称为外部设备或外围设备，因为它们常常位于主机的外部。
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