第二節(jié)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

　　一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)是指組成一臺計(jì)算機(jī)的各種物理裝置，它們由各種具體的物理器件組成，是計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件系統(tǒng)則指管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的各種程序、數(shù)據(jù)以及相關(guān)資料的總稱，它決定了計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行的工作。

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

　　(1)在計(jì)算機(jī)中，程序和數(shù)據(jù)采用二進(jìn)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(dāng)計(jì)算機(jī)工作時(shí)，能夠自動、高效地從存儲器中取出指令并執(zhí)行指令。

　　(3)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器(可分為內(nèi)存儲器和外存儲器)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件構(gòu)成。

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

　　一、輸入設(shè)備

　　輸入設(shè)備是指向計(jì)算機(jī)輸入各種信息(程序、文字、數(shù)據(jù)、圖像等)的設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、條形碼輸入器、光筆、觸摸屏等。

　　(一)鍵盤

　　鍵盤是最常用的輸入設(shè)備，用戶可以借助它來輸入數(shù)據(jù)、命令和程序。從本質(zhì)上講，鍵盤是通過按鍵把機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號的機(jī)電轉(zhuǎn)換設(shè)備。

　　鍵盤可分為主鍵盤區(qū)、小鍵盤區(qū)、功能鍵區(qū)、光標(biāo)編輯鍵區(qū)四個部分。

　　主鍵盤包括字母鍵、數(shù)字鍵和各種符號，是鍵盤操作的主要區(qū)域，各種字母、數(shù)字、符號以及漢字信息都是通過這一區(qū)域的操作輸入計(jì)算機(jī)的，數(shù)字及運(yùn)算符還可以通過小鍵盤輸入。

　　小鍵盤區(qū)位于鍵盤的右下角，主要由數(shù)字鍵和光標(biāo)編輯鍵組成，這一區(qū)域的按鍵主要用于輸入數(shù)字或在編輯文件時(shí)控制光標(biāo)的移動。

　　功能鍵是位于主鍵盤區(qū)上方的一組按鍵，主要有Esc、F1、F2……Fl2等。這些鍵在各種軟件中分別被定義成特定的功能，如許多軟件將F1定義為幫助鍵，Esc定義為終止(中斷或退出)程序鍵。它們也可以和其他鍵組合起來使用，達(dá)到某種控制功能。

　　光標(biāo)/編輯鍵區(qū)位于主鍵盤和小鍵盤之間，這一區(qū)域的鍵主要用于在編輯文件時(shí)控制光標(biāo)移動和進(jìn)行文字的刪除和插入操作，其功能和小鍵盤區(qū)上的光標(biāo)/編輯鍵完全一樣。

　　(二)鼠標(biāo)

　　鼠標(biāo)按接口可分為串行接口鼠標(biāo)、總線接口鼠標(biāo)和USB接口鼠標(biāo)三種。鼠標(biāo)若按其按鍵多少，可分為兩鍵鼠標(biāo)和三鍵鼠標(biāo)。從控制原理上分，主要有機(jī)械鼠標(biāo)和光電鼠標(biāo)兩種，此外，還有滾輪鼠標(biāo)和軌跡球鼠標(biāo)。鼠標(biāo)的主要性能指標(biāo)是分辨率，即每移動l英寸所能檢測出的點(diǎn)數(shù)。鼠標(biāo)的分辨率一般在200點(diǎn)至400點(diǎn)左右。

　　二、輸出設(shè)備

　　輸出設(shè)備是指用來輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果的設(shè)備，其主要功能是把計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們習(xí)慣的信息形式，如字符、圖像、表格、聲音等，或能為其他機(jī)器所接受的形式。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。會計(jì)報(bào)表、會計(jì)賬簿等一般可以用打印機(jī)按照指定要求打印輸出。

　　(1)顯示器：用于顯示計(jì)算機(jī)輸入輸出信息的屏幕設(shè)備，又稱監(jiān)視器或顯示終端。計(jì)算機(jī)的顯示系統(tǒng)由顯示器和顯示卡兩部分組成。顯示器的效果不僅取決于顯示器的質(zhì)量，更要看顯示卡的質(zhì)量。

　　(2)打印機(jī)：是從計(jì)算機(jī)獲得硬拷貝的輸出設(shè)備。會計(jì)報(bào)表、賬簿等一般可以用打印機(jī)按要求打印輸出。打印機(jī)的主要性能指標(biāo)有分辨率、打印速度、噪聲等。按照打印機(jī)的打印原理可分為擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī)。擊打式打印機(jī)中使用最普遍的是針式打印機(jī)，非擊打式打印機(jī)比較流行的是激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。

　　(3)繪圖儀：是一種可以輸出圖形的硬拷貝設(shè)備。繪圖儀有筆式、噴墨式和發(fā)光二極管三大類。目前，使用最廣泛的是筆式繪圖儀。繪圖儀的性能指標(biāo)主要有繪圖筆數(shù)、圖紙尺寸、分辨率、接口形式及繪圖語言等。

　　三、運(yùn)算器

　　運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元(Arithmetic　Logic　Unit，簡稱ALu)，是指在控制器的控制下完成加減乘除運(yùn)算和邏輯判斷的計(jì)算機(jī)部件。運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)的核心裝置之一，不斷地從存儲器中獲取數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算后將結(jié)果返回存儲器。

　　四、控制器

　　控制器是整個計(jì)算機(jī)的指揮中心。它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令，即控制器按程序計(jì)數(shù)器指出的指令地址從內(nèi)存中取出該指令進(jìn)行譯碼，然后根據(jù)該指令功能向有關(guān)部件發(fā)出控制命令，執(zhí)行該指令。另外，控制器在工作過程中，還要接受各部件反饋回來的信息。

　　運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器(在微機(jī)中也稱為微處理器)，簡稱CPU。CPU是計(jì)算機(jī)的核心部件，其性能高低直接決定一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次。CPU的性能是通過處理器在一秒鐘內(nèi)所能執(zhí)行操作的數(shù)量來評估的，CPU的速度由字長和主頻兩個指標(biāo)來決定。

　　五、存儲器

　　存儲器是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中具有記憶能力的部件，用來存放程序和數(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。存儲器的存儲容量以字節(jié)為基本單位，將8位二進(jìn)制碼(8bits)稱為一個字節(jié)(Byte，簡稱B)。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)處理和存儲容量的基本單位。1024個字節(jié)稱為1K字節(jié)，1024K字節(jié)稱1兆字節(jié)(1MB)，1024M字節(jié)稱為1G字節(jié)(1GB)，1024G字節(jié)稱為1TB。

　　按照存儲器在計(jì)算機(jī)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(簡稱內(nèi)存或主存)

　　內(nèi)存儲器也稱主存儲器(簡稱主存)，一般只存放急需處理的數(shù)據(jù)和正在執(zhí)行的程序。它直接與CPU相連接，存儲容量較小，但速度快。內(nèi)存儲器由許多存儲單元組成，每個單元能存放一個二進(jìn)制數(shù)，或一條由二進(jìn)制編碼表示的指令。內(nèi)存是僅次于CPU的重要器件之一，是影響微機(jī)整體性能的重要部分。存儲容量和存取時(shí)間是內(nèi)存性能優(yōu)劣的兩個重要指標(biāo)。中央處理器加上內(nèi)存，就是通常所說的計(jì)算機(jī)主機(jī)。內(nèi)存按其功能，可分為如下幾個部分。

　　(1)隨機(jī)存取存儲器RAM：信息可以隨時(shí)讀出和寫入，讀寫速度快，存儲容量小，價(jià)格貴，不能永久地保存程序和數(shù)據(jù)，即通常所說的內(nèi)存。計(jì)算機(jī)斷電時(shí)，RAM中的信息會完全丟失，并不可恢復(fù)。

　　(2)只讀存儲器ROM：內(nèi)容只能讀出不能寫入，常用來存放重要、固定的并且反復(fù)使用的程序和數(shù)據(jù)。

　　(3)高速緩沖存儲器Cache：主要用來存放當(dāng)前內(nèi)存中使用最頻繁的程序塊和數(shù)據(jù)塊，目的是解決CPU與RAM之間速度不匹配的矛盾。增加Cache只是提高CPU的讀寫速度，不會改變內(nèi)存的容量。

　　(二)外存儲器(簡稱外存或輔存)

　　外存儲器又稱輔助存儲器，是內(nèi)存的擴(kuò)充。外存存儲容量大，價(jià)格低，但存儲速度較慢，一般用來存放大量暫時(shí)不用的程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。外存只能與內(nèi)存交換信息，不能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件直接訪問。實(shí)行會計(jì)電算化單位的會計(jì)資料一般存儲在外存儲器中。外存儲器有磁盤、內(nèi)置硬盤、光盤、移動硬盤、u盤等。

　　(1)磁盤存儲器：常見的有軟盤存儲器、硬盤存儲器。

　　軟盤存儲器簡稱軟盤，目前常用的是1.44MB的3.5英寸軟盤。左下角有一個寫保護(hù)開關(guān)，滑塊擋住小孔時(shí)，處于讀寫狀態(tài);滑塊露出小孔時(shí)，處于寫保護(hù)狀態(tài)，只能讀不能寫。

　　硬盤存儲器簡稱硬盤，通常固定在主機(jī)箱中。容量大，讀寫速度快。

　　(2)光盤存儲器：簡稱光盤。目前，使用最普遍的是只讀式光盤CD·ROM，只能讀出數(shù)據(jù)不能寫入數(shù)據(jù)。使用CD.ROM就要配備光驅(qū)，光驅(qū)最重要的性能指標(biāo)是光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸速率，每150KB/S為1倍速。光盤的讀取速度慢于硬盤，但快于軟盤。

　　(3)磁帶存儲器：經(jīng)常作為海量數(shù)據(jù)的存儲和磁盤上數(shù)據(jù)的后備介質(zhì)，存儲采用順序讀寫方式，速度比磁盤慢得多。

　　(4)移動存儲設(shè)備和活動硬盤：常用的移動存儲設(shè)備有u盤、活動硬盤和存儲卡。

　　一臺微機(jī)必備的輸入輸出設(shè)備是鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器。計(jì)算機(jī)的外存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備稱為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備。外存儲器、觸摸屏既是計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備又是輸出設(shè)備。

　　六、計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)

　　計(jì)算機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)是衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有以下幾種：

　　(1)主頻。

　　(2)字長。

　　(3)內(nèi)存容量。

　　(4)存取周期。

　　(5)運(yùn)算速度。

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