计算机硬件系统-一本计算机公共基础教程

计算机硬件系统包括计算机的主机和外部设备。它由五大功能部件组成，即:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。这五大部分相互配合，协同工作。其简单工作原理为:首先由输入设备接受外界信息(程序和数据)，控制器发出指令将数据送入内存储器，然后向内存储器发出取指令命令。在取指令命令下，程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求，向存储器和运算器发出存数、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把计算结果存在存储器内。最后在控制器发出的取数和输出命令的作用下，通过输出设备输出计算结果。计算机硬件系统结构如图1.4所示。

图1.4　计算机的硬件系统结构图

1.输入设备

计算机要进行数据处理，必须将程序和数据送到内存，转换为计算机能够识别的电信号，这样的设备叫输入设备(Input Unit)。如键盘、鼠标、扫描仪和外存储器等。

2.输出设备

将主机的信息输出时，就要产生与输出信息相对应的各种电信号，并在显示器上显示，或在打印机上打印，或在外存储器上存放等，能将计算机内部的信息传递出来的设备就是输出设备(Output Unit)。

3.运算器

运算器(Arithmetic Logical Unit)，简称ALU，其功能是进行算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除等;逻辑运算泛指非算术运算，如移位、逻辑运算等。运算器在控制器的控制下，从内存中取出数据送到运算器中进行处理，处理的结果再送回存储器。

4.控制器

控制器(Control Unit)的功能是从内存中依次取出指令，分析指令并产生相应的控制信号，送向各个部件，指挥计算机的各个部件协调工作。它是统一协调各部件的中枢，相当于计算机中的“计算机”。

5.存储器(www.xing528.com)

存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据、经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器(简称“内存”)和外存储器(简称“外存”)两种。

(1)内存储器

计算机的内存储器是由半导体器件构成的。从使用功能上分，有随机存储器(Random Access Memory，简称RAM)，又称读写存储器;还有只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)。

1)随机存储器RAM

RAM有以下特点:可以读出，也可以写入。读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。断电后，存储内容立即消失，即具有易失性。RAM可分为动态(Dynamic RAM)和静态(Static RAM)两大类。DRAM的特点是集成度高，主要用于大容量内存储器;SRAM的特点是存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。

2)只读存储器ROM

ROM是只读存储器。顾名思义，它的特点是只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是由厂家一次性写入，并永久保存下来。它一般用来存放专用的固定的程序和数据，并且不会因断电而丢失。

(2)外存储器

外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器等。磁盘是最常用的外存储器，通常可以分为软盘、硬盘(后面章节对外存储器有详细介绍)。

内存储器最突出的特点是存取速度快，但是容量小、价格贵;外存储器的特点是容量大、价格低，但是存取速度比内存慢。内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据;外存储器用于存放暂时不用的程序和数据。内存储器和外存储器之间常常频繁地交换信息。需要指出的是，外存储器也属于输入、输出设备，它只能与内存储器交换信息，不能被计算机系统的其他部件直接访问。

现代计算机中，将运算器和控制器集成在一起称为中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。而中央处理器和内存又组成了主机。输入设备和输出设备统称为外部设备(Input/Output Unit，简称I/O)。外存储器既是输入设备，又是输出设备。