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　　計算機的硬件系統

　　馮.若依曼型計算機的硬件是計算機的基礎，基本結構符合馮.若依曼的體系結構，五個功能部件：輸入設備、運算器、存儲器、控制器、輸出設備。其中運算器和控制器，合稱中央處理器，簡稱 CPU。

　　運算器-ALU(Arithmetic Unit )

　　功能：對二進制數碼進行算術運算或邏輯運算。算術運:即數的加減乘除，乘方開方等。邏輯運算：即邏輯變量，與或非等基本操作。

　　構成：由一個加法器、若干個寄存器和一些控制線路組成。

　　核心是加法器(Adder)，每次運算的中間結果暫時保留，所以需要若干個積存數據的據存器(Register)。

　　運算器的性能指標是計算機的字長和運算速度。

　　控制器-CU(Contorl Unit)

　　功能：指揮整個機器各個部件自動、協調工作。

　　構成：指令寄存器、譯碼器、時序節拍發生器、操作控制部件、指令計數器。

　　機器指令的執行過程：

　　1，機器指令：計算機可以真正“執行”的命令。

　　操作碼 源操作數(或地址) 目的操作數

　　機器指令構成：操作碼+操作數，操作碼指明指令索要完成的操作的性質與功能。操作數指明操作嗎執行時的操作對象。

　　指令基本格式：

　　(2)指令的執行過程

　　1)取指令，根據程序計數器里的內容到存儲器中讀取當前要執行的指令，同時把他放到指令寄存器中。

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

　　3)生成控制信號，控制器根據譯碼器的輸出，按一定順序產生執行該指令的所有控制信號。

　　4)執行指令，在控制信號的作用下，計算機各個部件完成相應的工作。

　　5)，重復執行：計算機根據PC中新的指令地址，重復執行上述4個過程，直至執行到指令結束。

　　CPU：(Central Processing Unit)中央處理器，由控制器和運算器組成，構成計算機的核心部件。

　　存儲器(Memoty)

　　功能：用來存儲當前要執行的程序、數據及結果，具有存數和取數功能。是計算機的記憶設備。

　　存數：指向存儲器里“寫入”數據

　　取數：指從存儲器里“讀取”數據

　　訪問：讀寫操作統稱對存儲器訪問，分為內存與外存儲器兩種。

　　1，內存儲器(內存)：CPU 可以直接訪問其里的數據。內存按功能分為RAM和ROM。

　　1)隨機存取存儲器RAM，特點是可讀/寫性。讀操作與寫操作。RAM 有課分為靜態與動態兩種。計算機內采用的是動態隨機存儲器(DRAM)，表面每個一段時間必須對存儲數據刷新一次。易失性，即異常斷電時RAM中的內容立即丟失。

　　2)只讀存儲器ROM。特點是只取不存，信息是事先就寫好在存儲器內的，無法改變或加保護，只有將保護去掉草可以重新改寫內部信息。

　　可編程只讀存儲器PROM

　　可擦除可編程只讀存儲器EPROM

　　電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM

　　3)高速緩沖存儲器(Cache)

　　為提高存儲器二設計的解決CPU和主存速度不匹配而設計的。

　　4)內存儲器的性能指標：容量、速度。

　　2，外存

　　外存儲器(外存)：CPU 不可直接訪問其里的數據，只有先調入內存方可使用。

　　1) 硬盤(Hard Disk)

　　計算機的外部主要存儲器，容量大、存取速度快、操作簡便等優點，

　　操作系統與運行程序、用戶數據等都保存在硬盤上。

　　內部結構：盤片，每個盤片劃分為磁道和扇區，磁盤的讀寫物理單位是按扇區進行讀寫的。

　　主要指標：硬盤容量，硬盤接口，硬盤轉速，

　　硬盤容量：=磁頭數(H)X柱面數(C)X每扇區字節數(B)

　　硬盤接口：ATA,SATA,常用于個人電腦上，SCSI主要用于該機服務器和高檔工作站。

　　2)閃速存儲器(Flash)

　　非易失性半導體存儲器，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)

　　以光信息作為存儲信息的載體來存儲數據的物品。

　　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”。只能寫入一次數據。

　　可擦寫光盤CD-RW，可多次擦寫光盤內的數據信息。

　　光盤的容量：CD-700MB，DVD-4.7GB

　　光盤的轉速:以150kb/S為基準，可以有4貝，16倍，32倍等。

　　輸入設備

　　功能：向計算機輸入命令、程序、數據等信息。把這些信息轉換為計算機能識別的二進制代碼。

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

　　輸出設備

　　功能：將計算機處理后的各種內部格式信息轉換為人們能識別的形式表達出來。

　　將計算機處理后的各種內部格式信息轉換為人們能識別的形式表達出來。 例子：顯示器、打印機、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，顯示器存儲器(顯存)，顯示器尺寸，14”,19”,21”等

　　3)顯卡，

　　2，打印機：點陣式打印機，噴墨式打印機，激光打印機。

　　3，繪圖儀，音頻輸出設備，視頻投影儀等。

　　4，調制解調器，可以刻錄的光盤刻錄機等。

　　計算機的結構

　　(1)直接連接：最直接的連接方式，ISA結構。

　　1952年，馮•諾依曼 IAS

　　(2)總線結構(Bus)

　　總線：是一組連接各個部件的公共通信線。三種總線：

　　1)數據總線：傳輸數據信號的公共通路

　　2)地址總線：傳輸地址信號的公共通路

　　3)控制總線：除數控制信號的公共通路

　　(3)，常見的總線類型(已經標準化)

　　1) ISA

　　2) PCI

　　3) AGP

　　4) EISA

　　微型計算機的組成

　　1，中央處理器

　　構成：運算器、控制器、若干個寄存器和高速緩存。

　　性能指標：直接決定了整臺機器的性能、字長和時鐘主頻。

　　2，存儲器

　　分類：主存儲器和輔助存儲器

　　(1) 主存儲器(放在主機內部的，用于存放當前運行的程序和數據。)

　　1)內存儲器， 隨機訪問存儲器(RAM) ，RAM 是 PC 的主要存儲區域;它允許讀寫數據;它是易失性存儲器。

　　2)只讀存儲器(ROM)，它包含可以訪問和讀取但不能修改的程序與數據;是非易失性存儲器。

　　3)高速緩存(Cache)， 用于臨時存儲頻繁使用的信息以加快訪問速度; 一級 Cache：CPU 內部的 Cache

　　二級 Cache：CPU 外部的 Cache

　　三級 Cache：主板使用的

　　(2)輔助存儲器(外存儲器)

　　1)硬盤

　　2)移動存儲產品：USB 移動硬盤，USB 優盤，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、輸入設備

　　鼠標、鍵盤等

　　5、輸出設備

　　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：

　　像素與點距

　　分辨率：整個屏幕上像素的數目=列*行

　　顯存

　　顯示器的尺寸：用顯示屏的對角線來衡量

　　打印機及分類

　　(1)點陣打印機

　　(2)噴墨打印機

　　(3)激光打印機

　　微型計算機的主要技術指標

　　(1)字長：CPU 一次能同時處理二進制數據的位數。

　　(2)時鐘主頻：指 CPU 的時鐘頻率，單位 GHz。

　　(3)運算速度：指每秒鐘所能執行加法指令數目，常用 MIPS 表示。

　　(4)存儲容量：主要指內存的存儲容量。

　　(5)存取周期：指 CPU 從內存儲器中存取數據所需要的時間。

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