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計算機硬件的組成有哪些
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一、微型計算機的硬件組成
1、微處理器、微型計算機和微型計算機系統的概念
(1)微處理器微型
計算機的核心部分是指由一片或幾片大規模集成電路組成的，具有運算器和控制器功能的中央處理器(CPU)。
(2)微型計算機
以微處理器為核心，配上由大規模集成電路制成的存儲器、輸入輸出接口電路及系統總線(xiàn)所組成的計算機，簡(jiǎn)稱(chēng)微型計算機。
(3)微型計算機系統
以微型計算機為中心，配以相應的外圍設備、電源和輔助電路，以及指揮微型計算機工作的系統軟件，就構成了微型計算機系統。
2.CPU、內存、接口和總線(xiàn)的概念
微型計算機包含了多種系列、檔次、型號的計算機。如IBM PC等。這些計算機的共同特點(diǎn)是體積小，適合放在辦公桌上使用，而且每個(gè)時(shí)刻只能一人使用，因此又稱(chēng)為個(gè)人計算機。
(1)主板
主板是固定在主機箱箱l體上的一塊電路板，主板上裝有大量的有源電子元件。其中主要組件有：CMOS、基本輸入輸出系統(basic input and output system，BIOS)、高速緩沖存儲器(cache)、內存插槽、CPU插槽、鍵盤(pán)接口、軟盤(pán)驅動(dòng)器接口、硬盤(pán)驅動(dòng)器接口、總線(xiàn)擴展插槽(提供.ISA、PCI等擴展槽)、串行接口(COM1、(COM2)、并行接口(打印機接口LPT1。因此，主板是計算機各種部件相互連接的紐帶和橋梁。
(2)中央處理器
中央處理器(CPU)是計算機的核心，計算機的運轉是在它的指揮控制下實(shí)現的，所有的算術(shù)和邏輯運算都是由它完成的，因此，CPU是決定計算機速度、處理能力、檔次的'關(guān)鍵部件。
(3)內存儲器
存儲器分為內存儲器和外存儲器，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為內存和外存。內存是計算機的主要工作存儲器，一般計算機在工作時(shí)，所執行的指令及處理的數據，均從內存取出。內存的速度快，但容量有限，主要用來(lái)存放計算機正在使用的程序和數據。外存具有存儲容量大、存取速度比內存低的特點(diǎn)，所以它用于存放備用的程序和數據等。外存中存放的程序或數據必須調入內存后，才能被計算機執行和處理。常用的外存有磁盤(pán)機、磁帶機、光盤(pán)機等。
計算機中的信息用二進(jìn)制表示。計算機的存儲器由千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)小單元組成，每個(gè)單元存放一位二進(jìn)制數(0或1)。存儲單位使用下列術(shù)語(yǔ)：
· 位(bit)是二進(jìn)制數的最小單位，通常用“b”表示。
· 字節(byte)以8位二進(jìn)制數組成1個(gè)字節，通常用“B”表示。
· 字(word)由若干個(gè)字節組成。它也是表示有儲容量的一個(gè)單位，通常我們把計算機一次所能處理的數據的最大位數稱(chēng)為該機器的字長(cháng)，顯然字長(cháng)越長(cháng)，一次所處理的信息越多，計算精度越高。因此，“字長(cháng)”是計算機功能的一個(gè)重要標志。
· 存儲容量計算機內外存儲器的容量是用字節(B)來(lái)計算和表示的，除B外，還常用KB、MB、GB作為存儲容量的單位。其換算關(guān)系如下：
B(字節) lB=8b
KB(干字節) 1KB=1024KB
MB(兆字節) lMB=1024KB
GB(吉字節) 1GB=1024MB
�、賰却�
內存是計算機用于直接存取程序和數據的地方，因此計算機在執行程序前必須將這些程序裝入內存中。從存儲器取出信息稱(chēng)為讀出;將信息存入存儲器稱(chēng)為寫(xiě)入。存儲器讀出信息后，原內容保持不變;向存儲器寫(xiě)入信息，則原內容被新內容所代替。由于內存是由半導體器件構成的，沒(méi)有機械裝置，所以?xún)却娴乃俣冗h遠高于外存。內存又分如下兩種：
· 只讀存儲器ROM(read only memory)
只能讀而不能寫(xiě)入信息，它一般用來(lái)存儲固定的系統軟件和字庫等內容，只能被調用，而不能被重寫(xiě)或修改，也不會(huì )因斷電而消失。
· 隨機存取存儲器RAM(random access memory)
可以進(jìn)行任意的讀或寫(xiě)操作，它主要用來(lái)存放操作系統、各種應用軟件、輸入數據、輸出數據、中間計算結果以及與外存交換的信息等。由于RAM用半導體器件組成，一旦斷電，信息就會(huì )丟失，所以不能永久保留。
內存容量是反映計算機性能的一個(gè)很重要的指標，目前常用64MB、128MB、256MlB等，可高達4GB。
�、谕獯�
外部存儲器包括軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)和磁帶等。外存的信息存儲量大，但由于存在機械運動(dòng)問(wèn)題，所以存取速度要比內存慢得多。由于外存具有很大的存儲容量，因此它可以存放大量信息。它不但存有機器開(kāi)機后立即要調入的操作系統，而且還存有用戶(hù)的應用軟件、數據等。
由于外存大都由非電子線(xiàn)路來(lái)實(shí)現(例磁介質(zhì)、光介質(zhì))所以外存上的信息從原理上講可以長(cháng)期保留。外存中存放的程序或數據必須調入內存后，才能被執行和處理。
· 軟盤(pán)
目前常用的軟盤(pán)有：3寸盤(pán)(3.5英寸)，低密度720KB，高密度1.44MB。超高密度軟盤(pán)，從200MB到800MB，由于需要專(zhuān)門(mén)的軟驅?zhuān)冶P(pán)片價(jià)格較高，因而使用不多。
軟盤(pán)通過(guò)磁盤(pán)驅動(dòng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)軟驅)來(lái)讀寫(xiě)信息。目前微機多使用3.5英寸，1.44MB軟盤(pán)。
· 硬盤(pán)
硬盤(pán)的存儲容量很大，它是使用溫徹斯特技術(shù)制成的驅動(dòng)器，將硅鋼盤(pán)片連同讀寫(xiě)頭等一起封裝在真空密閉的盒子內，故無(wú)空氣阻力、灰塵影響。其數據存儲密度大、速度決。使用時(shí)應防止振動(dòng)，所以計算機通電工作時(shí)，不能搬動(dòng)，也不能搖晃和撞擊。新的硬盤(pán)工作前需要格式化，但使用中的硬盤(pán)不能隨便格式化，否則將丟失全部數據。隨著(zhù)計算機的飛速發(fā)展，硬盤(pán)也由低存儲容量10MB發(fā)展到40GB，或更大。
· 光盤(pán)
光盤(pán)的讀寫(xiě)原理與磁介質(zhì)存儲器完全不同，它是根據激光原理設計的一套光學(xué)讀寫(xiě)設備。自20世紀80年代初從音響領(lǐng)域進(jìn)入計算機領(lǐng)域后，在技術(shù)和應用上日趨成熟。目前，大部分.PC機已配置了CD—ROM(只讀光盤(pán))驅動(dòng)器。CD.ROM的標準容量為680MB，雙速驅動(dòng)器的速度為30KB/s。
VCD(video CD)是用來(lái)存放采用MPEG標準編碼的全動(dòng)態(tài)圖像及其相應聲音的數據光盤(pán)，它可以在一張普通的光盤(pán)上記錄70分鐘的全屏幕活動(dòng)音、視頻數據及相關(guān)的處理程序。它體積小，價(jià)格便宜，且有很好的音頻、視頻質(zhì)量和很好的兼容性，在普通的CD—ROM驅動(dòng)器上就能播放，所以為廣大家用電腦愛(ài)好者所歡迎。
二、 微型計算機系統總線(xiàn)
微型計算機系統總線(xiàn)
微型計算機總線(xiàn)可以分為芯片總線(xiàn)(局部總線(xiàn))、系統總線(xiàn)(又稱(chēng)板總線(xiàn))、外總線(xiàn)(又稱(chēng)通信總線(xiàn))。微處理器內部的總線(xiàn)，即局部總線(xiàn)。系統總線(xiàn)是用來(lái)連接各種插件板，以擴展系統功能的總線(xiàn)。在大多數微機中，顯示適配器、聲卡、網(wǎng)卡等都是以插件板的形式插入系統總線(xiàn)擴展槽的。外總線(xiàn)是用來(lái)連接外部設備的總線(xiàn)，如SCSI、IDE、USB等。
�、買(mǎi)BM PC總線(xiàn)
IBM PC總線(xiàn)是在IBM PC/XT個(gè)人計算機上使用的總線(xiàn)，它是針對Intel 8088CPU設計的，有62條信號線(xiàn)，以適應8088的8位數據線(xiàn)和20條地址線(xiàn)的要求。這種總線(xiàn)是用戶(hù)在IBM PC/XT機器的主板上擴展I/O板的I/O總線(xiàn)。
在IBM PC/XT微型計算機中有8個(gè)62線(xiàn)的擴展槽，這8個(gè)擴展槽是擴充系統的通道，擴展槽上可以插入不同功能的插件板，如內存擴展板、顯示適配器、磁盤(pán)控制器、打印適配器、串行口適配器、網(wǎng)絡(luò )適配器等。
�、贗SA總線(xiàn)
ISA(industry standard architecture)又稱(chēng)為工業(yè)標準體系結構，是在以80286為CPU的IBM PC/AT中使用的總線(xiàn)，因此又稱(chēng)為AT總線(xiàn)。ISA總線(xiàn)具有16位的數據寬度，工作頻率為8MHz，最高數據傳輸速率8MB/s。ISA總線(xiàn)雖然性能并不是很高，但由于得到計算機廠(chǎng)商及大量的板卡生產(chǎn)廠(chǎng)商的支持以及兼容性需求，直到現在的高檔微機中，仍然保留少量的ISA插槽。
�、跡ISA總線(xiàn)
Intel 80486CPU推出以后，為了充分發(fā)揮486CPU的速度優(yōu)勢，迫切需要一種速度更快的總線(xiàn)。IBM公司研制的微總線(xiàn)(MCA)是當時(shí)速度最快、數據寬度為32位的總線(xiàn)，但它與ISA總線(xiàn)不兼容，加上IBM公司對微總線(xiàn)技術(shù)的封鎖，迫使以Compaq公司為代表的9家公司聯(lián)合，推出了一個(gè)新的總線(xiàn)標準——EISA(extended industrial standard architecture)總線(xiàn)，即擴展工業(yè)標準體系結構。
EISA總線(xiàn)也是一種32位總線(xiàn)，但它與ISA總線(xiàn)兼容，即ISA卡可以直接插入EISA插槽。由于EISA的開(kāi)放式體系結構，在微機中獲得了廣泛應用，并造就了一大批兼容機廠(chǎng)商和板卡生產(chǎn)廠(chǎng)家。EISA總線(xiàn)具有較高的輸入輸出能力，其數據總線(xiàn)寬度為32位，數據傳輸速率為33MB/s。EISA卡的安裝較容易，具有自動(dòng)配置功能，不需要DIP開(kāi)關(guān)。它支持多個(gè)總線(xiàn)控制部件，增加了DMA(direct memory access)功能，增加了“瘁發(fā)”方式傳送，支持多CPU。因此，EISA總線(xiàn)廣泛用于微機服務(wù)器中。
�、躊CI總線(xiàn)
PCI(peripheral component interconnect)總線(xiàn)是一種高性能的局部總線(xiàn)，構成了CPU與外圍設備之間的高速通道。它支持多個(gè)外圍設備，與CPU時(shí)鐘無(wú)關(guān)，并用嚴格的規定來(lái)保證高度的可靠性和兼容性，其主要特點(diǎn)是：
· 高性能PCI總線(xiàn)的頻率為33MHz，與CPU的時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)�？偩�(xiàn)寬度為32位，可擴展到64位，傳輸速率可達132~264MB/s。
· 兼容性好PCI總線(xiàn)與ISA、EISA及MCA總線(xiàn)兼容，同時(shí)還兼容另一種局部總線(xiàn)VL。
· 高效益PCI總線(xiàn)的設計目的之一就是降低系統的`總體成本，使用戶(hù)得到實(shí)惠。在PCI的設計中，將大量系統功能，如存儲器、高速緩沖器及其控制器高度集成在PCI芯片內，以節省各部件互連所需的邏輯電路，減小線(xiàn)路板尺寸，降低成本。
· 與處理器CPU無(wú)關(guān)PCI總線(xiàn)使用一種獨特的中間緩沖器，把處理器子系統與外部設備分開(kāi)，從而使PCI總線(xiàn)本身與處理器無(wú)關(guān)。這種與處理器無(wú)關(guān)的特性，使它具有無(wú)與倫比的兼容性，給計算機廠(chǎng)商和用戶(hù)都帶來(lái)實(shí)惠。
· 預留發(fā)展空間 從一開(kāi)始，PCI總線(xiàn)就是作為一種長(cháng)期的總線(xiàn)標準來(lái)制定的，例如將3.3V的工作電壓引入到規范中，以適應綠色計算機的節能要求;一開(kāi)始只是32位的總線(xiàn)，但允許擴展到64位。
· 自動(dòng)配置PCI部件設有配置存儲器，計算機啟動(dòng)時(shí)，系統BIOS會(huì )自動(dòng)為每個(gè)PCI設備分配需要的資源，并寫(xiě)入配置寄存器中。當有新的PCI設備加入系統時(shí)，系統會(huì )選擇空閑的資源，并分配給新加入的PCI設備。
目前的個(gè)人計算機中，基本上都使用PCI總線(xiàn)，并保持一定數量的，ISA總線(xiàn)插槽。
三、常用外部設備的性能指標
(1)鍵盤(pán)
鍵盤(pán)是用戶(hù)用來(lái)鍵入命令、程序、數據的主要輸入設備。常用的標準鍵盤(pán)按鍵的個(gè)數有10l鍵、103鍵和105鍵等。按字鍵開(kāi)關(guān)類(lèi)型分為：機械式、薄膜式、電容式和導電橡皮4種。微機上配置的鍵盤(pán)多數是電容式鍵盤(pán)或薄膜式鍵盤(pán)。
(2)鼠標
鼠標是快速輸入設備，可以取代傳統鍵盤(pán)的光標移動(dòng)鍵，對于現代的圖形用戶(hù)界面軟件(例如Windows 98、Windows 2000)更是不可缺少，能方便、準確、快速地操作。一般鼠標有左、右兩個(gè)鍵，一些鼠標有左、中、右三鍵，大部分操作使用左鍵，根據不同軟件要求有時(shí)使用右鍵、中鍵。目前使用的鼠標有機械式和光電式兩種。機械式靈敏度較低，但價(jià)格便宜;光電式靈敏度高，價(jià)格也貴。
(3)掃描儀
掃描儀是一種用來(lái)輸入圖片資料的輸入裝置，有彩色和黑白兩種，一般是作為一個(gè)獨立的裝置與計算機連接。目前市場(chǎng)供應的掃描儀，面積為A4紙張大小，分辨率可達28 800dpi(點(diǎn)/英寸)。
(4)顯示器
顯示器是用戶(hù)用來(lái)顯示鍵入的命令、程序、數據以及計算機運算的結果或系統給出的提示信息等的輸出設備。顯示器按顯示顏色分彩色顯示器和單色顯示器兩種，目前大部分計算機都采用彩色顯示器。在微型機中，臺式機大都使用采用陰極射線(xiàn)顯示器件(CRT)的顯示器;便攜式微型機和筆記本式微型機則使用LCD(liquid crystal display)液晶顯示器。顯示器上的字符和圖形是由一個(gè)個(gè)像素(pixel)組成的。顯示器屏幕上可控制的最小光點(diǎn)稱(chēng)為像素，x方向和Y方向總的像素點(diǎn)數稱(chēng)為分辨率。顯示器的分辨率一般用整個(gè)屏幕上光柵的列數與行數的乘積來(lái)表示。這個(gè)乘積越大，分辨率就越高，圖像越清晰�，F在常用的分辨率是640x480、800x600、1024x768、1280x1024等。
對應不同分辨率的顯示器，有相應的控制電路，稱(chēng)為適配器或顯示卡。顯示器必須配置正確的適配器(俗稱(chēng)顯示卡)才能構成完整的顯示系統。適配器較早的標準有：CGA(color graphics adapter)標準(320 x 200，彩色)、EGA(enhanced graphics adapter)標準(640x350，彩色)和VGA(video graphics array)標準。VGA適用于高分辨率的彩色顯示器，其圖形分辨率在640x480以上，能顯示256種顏色。其顯示圖形的效果相當理想。在VGA之后，又不斷出現SVGA、TVGA卡等，分辨率提高到800x600、1024×768，而且有些具有16.7兆種彩色，稱(chēng)為“真彩色”。
顯示器的`RAM容量也是一個(gè)不可忽視的指標，目前常用l～8MB。如果希望顯示器具有較強的圖形輸出功能，必須選用較大的容量。
(5)打印機
打印機是計算機重要的輸出設備，由一根打印電纜與計算機上的并行口相連接。打印機能將結果印刷到紙上，從而永久保存。
按打印方式分類(lèi)，打印機可分為擊打式和非擊打式兩類(lèi)。擊打式打印機利用機械沖擊力，通過(guò)打擊色帶在紙上印上字符或圖形。非擊打式打印機則用電、磁、光、熱、噴墨等物理、化學(xué)方法來(lái)印刷字符和圖形。打印質(zhì)量用打印分辨率來(lái)度量，單位是“點(diǎn)數/每英寸”，即dpi(dot per inch)。非擊打式打印機的打印質(zhì)量通常比擊打式的高，例如激光打印機分辨率通常是300dpi以上，而點(diǎn)陣打印機的分辨率不足100dpi。
�、冱c(diǎn)陣打印機
點(diǎn)陣打印機由走紙裝置、、控制和存儲電路、插頭、色帶等組成。打印頭是關(guān)鍵部件。打印頭由若干根鋼針組成，由鋼針打印點(diǎn)，通過(guò)點(diǎn)拼成字符。打印時(shí)CPU通過(guò)并行端口送出信號.使打印頭的一部分打印針打擊色帶，使色帶接觸打印紙進(jìn)行著(zhù)色，而另一部分打印針不動(dòng)，這樣便打印出字符。
常見(jiàn)的點(diǎn)陣打印機的打印頭有9針、24針。常見(jiàn)型號有EPSON RX、MX、PX等9針打印機，M-3070、M-1724、LQ-1600K等24針打印機。點(diǎn)陣打印機比較靈活、使用
方便、質(zhì)量較高，但噪聲比較大，且速度慢。
�、趪娔蛴C
這種打印機不用色帶，而把墨水儲存于可更換的盒子之中，通過(guò)毛細管作用將墨水直接噴到紙上。噴墨打印機的打印質(zhì)量較高、分辨率高，打印噪聲很低，價(jià)格適中，家庭環(huán)境中常選這種打印機。
�、奂す獯蛴C
激光打印機由激光發(fā)生器和機芯組成核心部件。激光頭能產(chǎn)生極細的光束，經(jīng)由計算機處理及字符發(fā)生器送出的字形信息，通過(guò)一套光學(xué)系統形成兩束光，在機芯的感光鼓上形成靜電潛像，鼓面上的磁刷根據鼓上的靜電分布情況將墨粉粘附在表面并逐漸顯影，然后印在紙上。激光打印機輸出速度快、打印質(zhì)量高、無(wú)噪聲，但價(jià)格高。
(6)繪圖儀
繪圖儀是計算機的圖形輸出設備，分為平臺式和滾筒式兩種。它是利用畫(huà)筆在紙上畫(huà)線(xiàn)，所以適合于繪制工程圖，在氣象、地質(zhì)測繪，產(chǎn)品設計中是重要的輸出設備。新型的繪圖儀也采用無(wú)筆的繪制方式，具原理與噴墨、激光打印機印字方法相類(lèi)似。
四、微型計算機的主要性能指標及配置
(1)運算速度
運算速度是衡量CPU工作快慢的指標，一般以每秒完成多少次運算來(lái)度量。當今計算機的運算速度可達每秒萬(wàn)億次。計算機的運算速度與主頻有關(guān)，還與內存、硬盤(pán)等工作速度及字長(cháng)有關(guān)。
(2)字長(cháng)
字長(cháng)是CPU一次可以處理的二進(jìn)制位數，字長(cháng)主要影響計算機的精度和速度。字長(cháng)有8位、16位、32位和64位等。字長(cháng)越長(cháng)，表示一次讀寫(xiě)和處理的數的范圍越大，處理數據的速度越快，計算精度越高。
(3)主存容量
主存容量是衡量計算機記憶能力的指標。容量大，能存入的字數就多，能直接接納和存儲的程序就長(cháng)，計算機的解題能力和規模就大。
(4)輸入輸出數據傳輸速率
輸入輸出數據傳輸速率決定了可用的外設和與外設交換數據的速度。提高計算機的輸入輸出傳輸速率可以提高計算機的整體速度。
(5)可靠性
可靠性指計算機連續無(wú)故障運行時(shí)間的長(cháng)短�？煽啃院�，表示無(wú)故障運行時(shí)間長(cháng)。
(6)兼容性
任何一種計算機中，高檔機總是低檔機發(fā)展的結果。如果原來(lái)為低檔機開(kāi)發(fā)的軟件不加修改便可以在它的高檔機上運行和使用，則稱(chēng)此高檔機為向下兼容。
微型計算機的配置日新月異，這里給出一組例子：
主機CPU PIV 主頻3.0G以上
內存RAM 512MB
外設硬盤(pán) 120GB
軟驅 3.5英寸
CD-ROM 能夠讀取光盤(pán)
顯示器 17寸液晶
顯示卡 128MB顯存
打印機 激光打印機
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