第一節(jié) 計算機硬件系統(tǒng)

　　考點15

　　一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。只有硬件而沒有軟件的計算機通常稱為裸機，什么也干不了。普通用戶所面對的一般都不是裸機，而是已經(jīng)配置若干軟件之后所構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。

　　1946年，著名美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼提出并論證了計算機體系結(jié)構(gòu)的基本思想：

　　1.在計算機中，程序和數(shù)據(jù)采用二進制形式表示。

　　2.將程序(包括數(shù)據(jù)和指令序列)事先存放在存儲器中，當計算機工作時，能夠自動、高效地從存儲器中取出指令并執(zhí)行指令。

　　3.計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器(其中可分為內(nèi)存儲器和外存儲器)、輸入設備和輸出設備五大基本部件構(gòu)成

　　這就是著名的馮·諾依曼思想，其中最重要的可總結(jié)為“存儲程序”和“程序控制”。

　　馮·諾依曼思想標志著計算機時代的開始，60多年來，雖然計算機系統(tǒng)在性能指標、運算速度、工作方式和應用領(lǐng)域等各方面都發(fā)生了巨大的變化，但就其基本結(jié)構(gòu)而言，仍然沿用馮·諾依曼的體系結(jié)構(gòu)，沒有發(fā)生根本的變化。

　　考點16 中央處理器

　　1. 中央處理器概述

　　中央處理器(在微機中也稱為微處理器)，簡稱CPU。它是計算機的核心部件，其性能高低直接決定一個計算機系統(tǒng)的檔次，CPU是決定微機性的最重要的部件。

　　2. 中央處理器構(gòu)成

　　中央處理器主要由運算器和控制器兩個部件構(gòu)成。

　　3. 中央處理器的技術(shù)參數(shù)

　　(1)型號：CPU型號越高，性能就越強。

　　(2)主頻：CPU工作的時鐘頻率

　　(3)字長：字長是指一個字所包含的二進制的位數(shù)，如8位、16位、32位等;目前，64位CPU比較常見。字長越長，計算機一次處理的信息位就越多，因此處理速度也就越快。

　　考點17 存儲器

　　存儲器是計算機系統(tǒng)中的記憶裝置，用來存儲程序和數(shù)據(jù)，它的基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出各種信息。存儲器中最小的存儲單元是字節(jié)(簡稱B)，每個存儲器都有許多存儲單元，所有存儲單元都按順序編號，這些編號稱為地址。存儲器中所有存儲單元的總和稱為這個存儲器的存儲容量，描述存儲器容量的單位按從小到大的順序排列，分別有B、 KB、MB、GB、TB。它們之間的換算關(guān)系如下：

　　1TB=1024GB=1024×1024MB=1024×1024×l024KB=1024×1024×1024×1024B

　　按照存儲器在計算機結(jié)構(gòu)中所處的位置不同，可分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩類。

　　(一)內(nèi)存儲器

　　內(nèi)存儲器也稱主存儲器，簡稱內(nèi)存，用于存放當前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)(包括計算結(jié)果和中間結(jié)果)。由于內(nèi)存直接與 CPU交換信息，因此要求它的存取速度非常快。在微機系統(tǒng)內(nèi)部，內(nèi)存是僅次于CPU的重要器件之一，是影響微機整體性能的重要部分。如果說，軟件是微機的靈魂，CPU是“總導演”，那么，內(nèi)存就是軟件運行的舞臺，舞臺越大，表演就越寬暢、自如。中央處理器再加上內(nèi)存，就是通常所稱的計算機主機。內(nèi)存按其功能，又可分為隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM和高速緩沖存儲器Cache。

　　1.RAM中的信息可以隨時讀出和寫入，用來存放計算機工作時所需要的程序和數(shù)據(jù)。由于RAM依靠計算機電源供電，當計算機掉電(即停電)時，RAM中的信息會完全丟失，并不可恢復。通常人們所說的內(nèi)存就是指隨機存儲器RAM，它有較高的讀寫速度，但存儲容量小且價格較貴，不能永久地保存程序和數(shù)據(jù)。

　　2.ROM中的內(nèi)容只能讀出、不能寫入，它的內(nèi)容是由芯片廠家在生產(chǎn)過程中寫入的。由于ROM依靠電池供電，所以即使關(guān)閉計算機電源，ROM中的信息也不會丟失，因此常用ROM來存放重要的、固定的并且反復使用的程序和數(shù)據(jù)。

　　3.Cache是位于CPU和內(nèi)存之間的規(guī)模較小但速度很快的一種存儲器，主要用來存放當前內(nèi)存中使用最頻繁的程序塊和數(shù)據(jù)塊，并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和數(shù)據(jù)，其目的是解決CPU和RAM之間速度不匹配的矛盾。由于Cache中的信息只是RAM中部分內(nèi)容的副本，因此，增加Cache，只是提高CPU的讀寫速度，但不會改變內(nèi)存的容量。

　　4.存儲容量和存取時間是內(nèi)存性能優(yōu)劣的兩個重要指標。存儲容量指存儲器可容納的二進制信息量。目前，微機內(nèi)容容量有512MB , 1GB , 2GB 等。一般來說，內(nèi)存容量越大，則程序運行速度相對就越快。

　　(二)外存儲器

　　外存儲器也稱輔助存儲器，簡稱外存，主要用來存儲大量的暫不參加運算或處理但又需要長期保留的數(shù)據(jù)和程序，它是內(nèi)存的后備和補充。與內(nèi)存相比，外存容量較大，關(guān)機后信息不會丟失，但存取速度較慢。它只能與內(nèi)存交換信息。當CPU需要訪問外存的數(shù)據(jù)時，需要先將數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存，然后CPU再從內(nèi)存中訪問該數(shù)據(jù)，當CPU要輸出數(shù)據(jù)時，也是先寫入內(nèi)存，然后再由內(nèi)存寫入外存。常用的外存儲器有磁盤存儲器、磁帶存儲器和光盤存儲器等。

　　1.軟盤存儲器。是指各類計算機中應用廣泛的外存設備，常見的有軟盤存儲器、硬盤存儲器。

　　軟盤存儲器簡稱軟盤，目前常用的軟盤是容量為1.44MB的3.5英寸軟盤。在軟盤的左下角，有一個可以活動的小滑塊，即寫保護開關(guān)。當滑塊擋住小孔時，軟盤處于讀寫狀態(tài);當滑塊撥下露出小孔時，軟盤處于寫保護狀態(tài)，即只能讀不能寫。軟盤便于攜帶，用戶可以方便地通過軟盤傳遞信息。但軟盤容量較小，讀寫速度也較慢。

　　硬盤存儲器簡稱硬盤，通常固定在主機箱中。硬盤的容量較大，目前微機的硬盤容量一般都在幾十GB，而且讀寫速度較快。

　　2. 硬盤存儲器。簡稱硬盤，通常固定在主機箱中。硬盤的容量較大，目前微機的硬盤容量一般為100GB ,300GB , 500GB , 1000GB的硬盤市場上也已經(jīng)出現(xiàn)了。硬盤的讀寫速度快。硬盤防塵性能良好、可靠性高，對環(huán)境要求不高。但在硬盤工作時，要注意不要震動，以免造成損壞。

　　3.光盤存儲器。簡稱光盤，是一種大容量輔助存儲器。目前微機中使用最普遍的是只讀式光盤CD- ROM，它只能讀出數(shù)據(jù)但不能寫入數(shù)據(jù)，每張光盤容量可達幾百MB。要使用CD-ROM，微機上就須配備光盤驅(qū)動器(簡稱光驅(qū))。

　　4.移動存儲設備與活動硬盤。

　　(1)U盤。

　　(2)移動硬盤。

　　(3)存儲卡。

　　綜上所述，一臺微機必備的輸出設備是鍵盤、鼠標和顯示器。其他設備應根據(jù)需要進行配置。計算機的外圍設備。而外存儲器和觸摸屏既是計算機的輸入設備，又是計算機的輸出設備。
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