一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成。计算机硬件是计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机软件则是在计算机硬件设备上运行的各种程序及其相关文档和数据的总称。一般情况下，首先需要选配计算机硬件，在硬件基础上安装相关软件。表2.3 是一张便携式计算机配置清单，下面通过其中几个重要指标来了解一下计算机的硬件系统组成。
表2.3 便携式计算机配置清单
1）中央处理器
中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是计算机的核心部件，负责处理、运算计算机内部的数据。计算机上所有的其他设备在CPU的控制下有序、协调地工作。CPU里的每个核心包含两大部件：控制器和运算器，外观如图2.2 所示。
①控制器：计算机硬件系统的指挥中心，它的作用是控制程序的执行，确保各个部件协调一致有条不紊地完成各种操作。
②运算器：对数据进行算术运算和逻辑运算。
图2.2 CPU
CPU重要性能指标：主频，也就是CPU的时钟频率，单位是MHz（或GHz），简单地说也就是CPU的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。
目前生产CPU的主要有Intel和AMD公司。当前Intel的CPU主要有酷睿（Core）智能处理器的3 个系列：Core i3、Core i5 和Core i7。Intel目前顶级的CPU是2017 年发布上市的i9-7980XE，18 核36 线程，这种万元级以上的CPU 主要是在一些大型专业场合，如专业设计、视频渲染场景中使用。
AMD系列中的各个CPU在Intel中都能找到相对应的产品，而且性能基本一致。AMD主要有A10、A8、A6、A4 等系列，对应于Intel的Core i5、Core i3。目前AMD顶级的处理器为2017 年发布上市的Threadripper 1950X，16 核32 线程，性能仅次于i9-7980XE，定位于专业场景用户以及极度游戏发烧友用户群体。
在同级别的情况下，AMD的CPU浮点运算能力比Intel 的稍弱，强项在于集成的显卡。在相同的价格情况下，AMD的配置更高，核心数量更多。
2）内存储器
内存储器也被称为内存，是CPU 能够直接访问的存储器，用于存放正在运行的程序和数据。内存储器可分为3 种类型：随机存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）以及高速缓冲存储器（Cache）。随机存储器如图2.3 所示。随机存储器、只读存储器、高速缓冲存储器的特点详见表2.4。
表2.4 随机存储器、只读存储器、高速缓冲存储器的特点
内存储器RAM的主要性能指标有两个：存储容量和存取速度。主板上一般有2 个或4个内存插槽，内存容量上受CPU位数和主板设计的限制。存取速度主要由内存本身的工作频率决定，目前可以达到3 200 MHz。
图2.3 随机存储器外观图
生产内存的厂家较多，质量较为可靠的品牌有金士顿、三星、威刚和海盗船等。
3）外存储器
外存储器也称外存，是内存的补充和后援，存储容量大，是内存容量的数十倍或数百倍，用于存放暂时不用的程序和数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘和U盘等。内存和外存的特点详见表2.5。
表2.5 内存和外存的特点
（1）硬盘
硬盘有机械硬盘（HDD传统硬盘，图2.4）、固态硬盘（SSD 盘，新式硬盘，图2.5）、混合硬盘（HHD，一种基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。HDD 采用磁性碟片来存储，SSD采用闪存颗粒来存储，HHD是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。
图2.4 机械硬盘
图2.5 固态硬盘
硬盘性能指标有存储容量、转速和平均寻道时间等。
①存储容量。通常所说的容量是指硬盘的总容量，硬盘的总容量已经可以实现上百GB甚至几TB了（商业购买的硬盘容量为1 TB的，可能实际只有1 000 GB，而不是1 024 GB，真正意义上的1 TB ＝1 024 GB）。
②转速。转速是指硬盘内电机主轴的转动速度，单位是RPM（每分钟旋转次数）。转速是决定硬盘内部传输率的决定因素之一，它的快慢在很大程度上决定了硬盘的速度，同时也是区别硬盘档次的重要指标。目前一般的硬盘转速为5 400 转和7 200 转，最高的转速则可达到10 000 r／min及以上。
③平均寻道时间。平均寻道时间是指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单位为毫秒（ms），硬盘的平均寻道时间一般低于9 ms。平均寻道时间越短，硬盘的读取数据能力就越高。
硬盘的主流品牌有西部数据、希捷、三星、金士顿、东芝和日立等。
（2）U盘
U盘，全称USB闪存盘，英文名“USB Flash Disk”。它是一种使用USB 接口（通用串行总线接口）的无须物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。
由于现在的照片、视频等数据的单个存储大小和体量越来越大，所以不仅要求U盘的容量更大，更要求数据的传输速度要更快。因此，现在市场上越来越多的高速U 盘——USB 3.0 接口的高速U 盘。理论上来说，USB 2.0可以达到480Mbps，USB 3.0可以达到5.0 Gbps，传输体验比USB 2.0 快很多，对经常存储大容量文件的用户来说，买一款USB 3.0 的U盘还是很有必要的。USB 2.0 和USB 3.0 从外观上一眼就能区分，USB 3.0的接口是蓝色的，如图2.6 所示。(www.xing528.com)
主流U盘品牌有金士顿、闪迪、东芝、恩威、惠普、台电、朗科、爱国者和忆捷等。
图2.6 U盘
4）显卡
显卡（Video Card，Graphics Card）全称显示接口卡，又称显示适配器，是电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务，主要分为集成显卡、核心显卡和独立显卡。
显卡的主要参数：
①显示芯片（芯片厂商、芯片型号、核心频率、SP 单元和版本级别等）。
②显卡内存（显存类型、显存容量和显存带宽等）。
以上是选购计算机的几个重要考虑因素，硬件系统也称为“裸机”，没有软件是无法工作的。因此，在选购好计算机硬件系统后，还需要安装计算机软件系统。
5）软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档的集合。计算机软件系统由系统软件、支撑软件和应用软件构成。
计算机系统软件是为管理、监控和维护计算机资源而设计的软件，它由操作系统、语言处理程序、数据库系统等组成。操作系统实施对各种软、硬件资源的管理控制。语言处理程序是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序翻译成机器可执行的机器语言程序。便携式计算机在出厂时已经预装了新版操作系统。
支撑软件有接口软件、工具软件和环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。
应用软件是用户按其需要自行编写的专用程序，它借助系统软件和支撑软件来运行，是软件系统的最外层。
总体来说，完整计算机的系统组成如图2.7 所示。
图2.7 计算机系统的组成
6）计算机工作原理
1945 年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了“存储程序控制”原理，也称为冯·诺依曼原理，从而为计算机的发展奠定了坚实的基础。冯·诺依曼原理主要特点可以归结为以下几点。
①计算机硬件系统由5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
②程序和数据以同等地位存放在存储器中，并按地址寻访。
③程序和数据以二进制形式表示。
70 多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和价格等方面与当时的计算机有很大差别，但基本结构没有变，都属于冯·诺依曼原理计算机。
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