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　　計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

　　馮.若依曼型計(jì)算機(jī)的硬件是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，基本結(jié)構(gòu)符合馮.若依曼的體系結(jié)構(gòu)，五個(gè)功能部件：輸入設(shè)備、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸出設(shè)備。其中運(yùn)算器和控制器，合稱中央處理器，簡(jiǎn)稱 CPU。

　　運(yùn)算器-ALU(Arithmetic Unit )

　　功能：對(duì)二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn):即數(shù)的加減乘除，乘方開方等。邏輯運(yùn)算：即邏輯變量，與或非等基本操作。

　　構(gòu)成：由一個(gè)加法器、若干個(gè)寄存器和一些控制線路組成。

　　核心是加法器(Adder)，每次運(yùn)算的中間結(jié)果暫時(shí)保留，所以需要若干個(gè)積存數(shù)據(jù)的據(jù)存器(Register)。

　　運(yùn)算器的性能指標(biāo)是計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)和運(yùn)算速度。

　　控制器-CU(Contorl Unit)

　　功能：指揮整個(gè)機(jī)器各個(gè)部件自動(dòng)、協(xié)調(diào)工作。

　　構(gòu)成：指令寄存器、譯碼器、時(shí)序節(jié)拍發(fā)生器、操作控制部件、指令計(jì)數(shù)器。

　　機(jī)器指令的執(zhí)行過(guò)程：

　　1，機(jī)器指令：計(jì)算機(jī)可以真正“執(zhí)行”的命令。

　　操作碼 源操作數(shù)(或地址) 目的操作數(shù)

　　機(jī)器指令構(gòu)成：操作碼+操作數(shù)，操作碼指明指令索要完成的操作的性質(zhì)與功能。操作數(shù)指明操作嗎執(zhí)行時(shí)的操作對(duì)象。

　　指令基本格式：

　　(2)指令的執(zhí)行過(guò)程

　　1)取指令，根據(jù)程序計(jì)數(shù)器里的內(nèi)容到存儲(chǔ)器中讀取當(dāng)前要執(zhí)行的指令，同時(shí)把他放到指令寄存器中。

　　2)分析指令，譯碼器開始譯碼，取出要執(zhí)行的指令，并放到指令寄存器 IR中。

　　3)生成控制信號(hào)，控制器根據(jù)譯碼器的輸出，按一定順序產(chǎn)生執(zhí)行該指令的所有控制信號(hào)。

　　4)執(zhí)行指令，在控制信號(hào)的作用下，計(jì)算機(jī)各個(gè)部件完成相應(yīng)的工作。

　　5)，重復(fù)執(zhí)行：計(jì)算機(jī)根據(jù)PC中新的指令地址，重復(fù)執(zhí)行上述4個(gè)過(guò)程，直至執(zhí)行到指令結(jié)束。

　　CPU：(Central Processing Unit)中央處理器，由控制器和運(yùn)算器組成，構(gòu)成計(jì)算機(jī)的核心部件。

　　存儲(chǔ)器(Memoty)

　　功能：用來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前要執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)及結(jié)果，具有存數(shù)和取數(shù)功能。是計(jì)算機(jī)的記憶設(shè)備。

　　存數(shù)：指向存儲(chǔ)器里“寫入”數(shù)據(jù)

　　取數(shù)：指從存儲(chǔ)器里“讀取”數(shù)據(jù)

　　訪問(wèn)：讀寫操作統(tǒng)稱對(duì)存儲(chǔ)器訪問(wèn)，分為內(nèi)存與外存儲(chǔ)器兩種。

　　1，內(nèi)存儲(chǔ)器(內(nèi)存)：CPU 可以直接訪問(wèn)其里的數(shù)據(jù)。內(nèi)存按功能分為RAM和ROM。

　　1)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，特點(diǎn)是可讀/寫性。讀操作與寫操作。RAM 有課分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種。計(jì)算機(jī)內(nèi)采用的是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)，表面每個(gè)一段時(shí)間必須對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)刷新一次。易失性，即異常斷電時(shí)RAM中的內(nèi)容立即丟失。

　　2)只讀存儲(chǔ)器ROM。特點(diǎn)是只取不存，信息是事先就寫好在存儲(chǔ)器內(nèi)的，無(wú)法改變或加保護(hù)，只有將保護(hù)去掉草可以重新改寫內(nèi)部信息。

　　可編程只讀存儲(chǔ)器PROM

　　可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM

　　電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM

　　3)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)

　　為提高存儲(chǔ)器二設(shè)計(jì)的解決CPU和主存速度不匹配而設(shè)計(jì)的。

　　4)內(nèi)存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)：容量、速度。

　　2，外存

　　外存儲(chǔ)器(外存)：CPU 不可直接訪問(wèn)其里的數(shù)據(jù)，只有先調(diào)入內(nèi)存方可使用。

　　1) 硬盤(Hard Disk)

　　計(jì)算機(jī)的外部主要存儲(chǔ)器，容量大、存取速度快、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，

　　操作系統(tǒng)與運(yùn)行程序、用戶數(shù)據(jù)等都保存在硬盤上。

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)：盤片，每個(gè)盤片劃分為磁道和扇區(qū)，磁盤的讀寫物理單位是按扇區(qū)進(jìn)行讀寫的。

　　主要指標(biāo)：硬盤容量，硬盤接口，硬盤轉(zhuǎn)速，

　　硬盤容量：=磁頭數(shù)(H)X柱面數(shù)(C)X每扇區(qū)字節(jié)數(shù)(B)

　　硬盤接口：ATA,SATA,常用于個(gè)人電腦上，SCSI主要用于該機(jī)服務(wù)器和高檔工作站。

　　2)閃速存儲(chǔ)器(Flash)

　　非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，通常稱U盤，是EEPROM的變種，可以快速方便的讀寫。

　　U盤的傳輸速率有：USB1.1,12Mb/s; USB2.0,480Mb/s;

　　USB3.0, 5Gb/s.

　　3)光盤(Optical Disk)

　　以光信息作為存儲(chǔ)信息的載體來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的物品。

　　只讀光盤(CD-ROM)，一光盤上的蝕刻“凹坑”及為被蝕刻的“平地”記錄“0”與“1”。只能寫入一次數(shù)據(jù)。

　　可擦寫光盤CD-RW，可多次擦寫光盤內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。

　　光盤的容量：CD-700MB，DVD-4.7GB

　　光盤的轉(zhuǎn)速:以150kb/S為基準(zhǔn)，可以有4貝，16倍，32倍等。

　　輸入設(shè)備

　　功能：向計(jì)算機(jī)輸入命令、程序、數(shù)據(jù)等信息。把這些信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制代碼。

　　例：鍵盤Key Board、鼠標(biāo)Mouse、掃描儀、手寫板、麥克、照相機(jī)、攝像機(jī)、游戲操作桿、條形碼閱讀器、光學(xué)字符閱讀器、觸摸屏、光筆等。

　　輸出設(shè)備

　　功能：將計(jì)算機(jī)處理后的各種內(nèi)部格式信息轉(zhuǎn)換為人們能識(shí)別的形式表達(dá)出來(lái)。

　　將計(jì)算機(jī)處理后的各種內(nèi)部格式信息轉(zhuǎn)換為人們能識(shí)別的形式表達(dá)出來(lái)。 例子：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響等。

　　顯示器：

　　1)顯示器的分類：顯像管顯示器CRT，液晶顯示器LCD，LED顯示器。

　　2)顯示器主要性能：像素，分辨率，顯示器存儲(chǔ)器(顯存)，顯示器尺寸，14”,19”,21”等

　　3)顯卡，

　　2，打印機(jī)：點(diǎn)陣式打印機(jī)，噴墨式打印機(jī)，激光打印機(jī)。

　　3，繪圖儀，音頻輸出設(shè)備，視頻投影儀等。

　　4，調(diào)制解調(diào)器，可以刻錄的光盤刻錄機(jī)等。

　　計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　(1)直接連接：最直接的連接方式，ISA結(jié)構(gòu)。

　　1952年，馮•諾依曼 IAS

　　(2)總線結(jié)構(gòu)(Bus)

　　總線：是一組連接各個(gè)部件的公共通信線。三種總線：

　　1)數(shù)據(jù)總線：傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的公共通路

　　2)地址總線：傳輸?shù)刂沸盘?hào)的公共通路

　　3)控制總線：除數(shù)控制信號(hào)的公共通路

　　(3)，常見(jiàn)的總線類型(已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化)

　　1) ISA

　　2) PCI

　　3) AGP

　　4) EISA

　　微型計(jì)算機(jī)的組成

　　1，中央處理器

　　構(gòu)成：運(yùn)算器、控制器、若干個(gè)寄存器和高速緩存。

　　性能指標(biāo)：直接決定了整臺(tái)機(jī)器的性能、字長(zhǎng)和時(shí)鐘主頻。

　　2，存儲(chǔ)器

　　分類：主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器

　　(1) 主存儲(chǔ)器(放在主機(jī)內(nèi)部的，用于存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。)

　　1)內(nèi)存儲(chǔ)器， 隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM) ，RAM 是 PC 的主要存儲(chǔ)區(qū)域;它允許讀寫數(shù)據(jù);它是易失性存儲(chǔ)器。

　　2)只讀存儲(chǔ)器(ROM)，它包含可以訪問(wèn)和讀取但不能修改的程序與數(shù)據(jù);是非易失性存儲(chǔ)器。

　　3)高速緩存(Cache)， 用于臨時(shí)存儲(chǔ)頻繁使用的信息以加快訪問(wèn)速度; 一級(jí) Cache：CPU 內(nèi)部的 Cache

　　二級(jí) Cache：CPU 外部的 Cache

　　三級(jí) Cache：主板使用的

　　(2)輔助存儲(chǔ)器(外存儲(chǔ)器)

　　1)硬盤

　　2)移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品：USB 移動(dòng)硬盤，USB 優(yōu)盤，光盤，

　　只讀型光盤 CD-ROM，一次性寫入光盤 CD-R，可擦除型光盤 CD-RW。 DVD 光盤。

　　3、總線

　　ISA 總線

　　PCI 總線

　　AGP 總線

　　EISA 總線

　　4、輸入設(shè)備

　　鼠標(biāo)、鍵盤等

　　5、輸出設(shè)備

　　顯示器

　　(1)分類：陰極射線管顯示器(CRT)和液晶顯示器(LCD)

　　(2)性能：

　　像素與點(diǎn)距

　　分辨率：整個(gè)屏幕上像素的數(shù)目=列*行

　　顯存

　　顯示器的尺寸：用顯示屏的對(duì)角線來(lái)衡量

　　打印機(jī)及分類

　　(1)點(diǎn)陣打印機(jī)

　　(2)噴墨打印機(jī)

　　(3)激光打印機(jī)

　　微型計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

　　(1)字長(zhǎng)：CPU 一次能同時(shí)處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。

　　(2)時(shí)鐘主頻：指 CPU 的時(shí)鐘頻率，單位 GHz。

　　(3)運(yùn)算速度：指每秒鐘所能執(zhí)行加法指令數(shù)目，常用 MIPS 表示。

　　(4)存儲(chǔ)容量：主要指內(nèi)存的存儲(chǔ)容量。

　　(5)存取周期：指 CPU 從內(nèi)存儲(chǔ)器中存取數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。

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