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计算机硬件基础知识 计算机的体系结构计算机的硬件计算机的基本操作 1计算机系统 广义上讲 计算机系统包括硬件和软件两大子系统 计算机硬件的设计也尽可能地灵活 通过使用称为软件的计算机程序 可以把这种灵活的硬件转换成用于特定用途的工具 计算机的用途就是将数据 原材料 转换为信息 处理后对我们有意义的内容 计算机包括以下操作 1 输入 计算机接收由输入设备 如键盘 提供的数据 2 处理 计算机对数据进行操作 按一定方式对它们进行转换 3 输出 计算机在诸如打印机或显示器等设备上产生输出 显示操作处理的结果 4 存储 计算机可以存储处理结果 供以后使用 为了实现以上基本操作 一个完整的计算机系统主要包括两大子系统 即计算机的物理部分 硬件子系统 和告诉计算机做什么的程序 软件子系统 2计算机体系结构 计算机的体系机构是指构成计算机系统的主要部件的总体布局 部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式 常用的体系结构 冯 诺依曼体系结构 冯 诺依曼体系结构 计算机有运算器 控制器 存储器 输入和输出设备五大部分构成数据和程序以二进制形式不加区别地存放在存储器中 存放的位置由地址确定控制器根据存放在存储器中的指令序列 程序 进行工作 并有一个程序计数器控制指令的执行 冯 诺依曼体系结构的特点 计算机体系结构中的连接方式 计算机体系结构中各部件的连接方式采用总线结构 即各个部件通过一组公共的信号线联系起来 这些信号线成为系统总线 系统总线根据传送的信息类型 有三类 数据总线 DB 双向地址总线 AB CPU存储器或输入输出接口控制总线 CB 3主要硬件之一CPU 1 CPU centerprocessunit 中央处理器 包括控制器和运算器 是整个计算机的核心部分 MPU著名的CPU厂商 Intel 英特尔 AMD 美国超微 IBM等主要性能参数 主频 内存总线速度 工作电压 协处理器或者叫数学协处理器 流水线技术 超标量L1 L2高速缓存 制造工艺 微处理器 microprocessunit 3主要硬件之一CPU 2 主频 CPU的时钟或工作频率 主频越高 CPU速度越快内存总线速度 等同于CPU的外频 系统总线的工作频率 主频 外频 倍频 CPU外频与主频相差的倍数 工作电压 1 6v 低电压能解决耗电过大和发热过高的问题协处理器 负责浮点运算 对多媒体指令进行了优化超流水线 指某型CPU内部的流水线超过通常的5 6步以上 超标量 是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令L1 L2高速缓存 制造工艺 0 18微米 并且将采用铜配线技术 3主要硬件之内存 内存用于保存正被CPU使用的程序和数据 大多数计算机的内存可分为如下几类 RAM 虚拟内存 高速缓存和ROM 1 RAM RandomAccessMemory随机存取存储器 也可以称为主存 随机存取存储器的速度快 但也有一个缺点 它具有易失性 断电后其中的数据也随之消失 像磁盘 磁带和CD ROM之类非易失的外存可用于在关机后保存程序和数据 2 虚拟内存即匀出一部分硬盘空间来充当内存使用 当内存耗尽时 电脑就会自动调用硬盘来充当内存 以缓解内存的紧张 设置 右击 我的电脑 选择 属性 在 高级 标签页点击 性能 框中的 设置 按钮 切换至 高级 标签页 后在 虚拟内存 框中点击 更改 按钮 接着重设虚拟内存数值 再点 设置 并 确定 完后重启系统即可 3 高速缓存 Cache 高速缓存的目的是为了给出接近最快存储器的速度 同时以较便宜的半导体存储器的价格提供一个大存储器容量 Cache主要强调快速存取 以便使存取速度和CPU的运算速度相匹配 相对容量较大 速度较慢的主存储器与容量较小 速度较快的Cache连在一起 Cache中存放主存储器中的部分副本 4 ROM ReadOnlyMemory只读存储器 启动计算机的指令存储在不易失的只读存储器芯片中 只读存储器在制造时即包含了永久存储的指令 启动计算机的指令保存在称为ROMBIOS 基本输入 输出系统 芯片的特殊芯片中 在微型计算机中 CPU 内存和协处理器芯片等部件都要放置在称为主板 或叫母板 的一块大型电路板上 3主要硬件之外存 由于计算机的内存 RAM 具有易失性 必须将数据由内存传递给磁盘之类的永久性存储设备才能长久保存数据 这类存储器通常称为外存 也称为辅助存储器 不具有易失性 只要用户需要 它们可以长期地保存大量的数据 与内存相比 外存十分便宜 大多数计算机外存储器的容量很大 不过 存储设备传送数据的速度不如RAM快 应用程序使用完毕后 应该将结果保存在外存上 1 磁盘 磁盘存储器能够存储大量数据 并具有直接访问文件或记录的功能 磁盘驱动器的磁头称为读 写头 向磁盘驱动器内插入一张磁盘后 磁盘会安装在能让磁盘高速转动的轴上 读写头所读的是磁脉冲 磁盘用于存储之前 必须进行称为格式化的准备工作数据记录在被称为磁道的同心圆环上 各磁道均分成称为扇区的扇型区域 两个或更多的扇区组合为簇 如图所示 图盘面数据分布 有两种类型的磁盘 软盘和硬盘 1 软盘软盘是由聚脂薄膜塑料制成的柔软圆片 3 5英寸版本封装在硬塑料外壳中 如图2 3所示 软盘的价格不高 容量小 而且工作速度较慢 因此 大多数个人计算机都配有容量大 速度快的硬盘 2 硬盘硬盘与软盘的工作原理相似 只是硬盘由坚硬的合金盘片组成 容量大 可保存大量的数据 操作速度也要快得多 现在微型计算机中常用的硬盘配置达到几百GB以上 大多数硬盘是永久性地封装在磁盘驱动器中的 2 光盘 光盘基于与CD同样的激光技术 能够存储极大量数据 光盘的三种主要类型为CD ROM WORMCD和MO技术 光盘中最普遍使用 也是价格最低的类型为只读光盘存储器 CD 磁光 MO 盘是可擦除的 它融合了磁带和磁盘上采用的磁原理与崭新的光学技术 它们是可拆卸 可携带的 并且耐用 一次写入多次读出光盘 WORMCD 空白盘可从制造商处买到 用特制的设备进行编码 编码以后就不能再改变光盘内容 3主要硬件之输入设备 可以用多种方式为计算机输入数据 最常用的输入设备是键盘 定位设备 如鼠标和跟踪球 以及扫描仪 还有许多其他特殊用途的输入设备 而且计算机经常有不止一种输入设备 譬如 大多数个人计算机都既有键盘又有鼠标 1 键盘 输入计算机的大部分数据是通过键盘完成的 这种输入方式与在打字机上击键十分类似 输入计算机的大部分数据是通过键盘完成的 这种输入方式与在打字机上击键十分类似 计算机键盘上还有一些实现特殊任务的键 这些特殊键包括功能键 方向键和特殊用途键 如Alt Ctrl Del Enter Ins以及Esc键等 这些键使用户在使用应用程序时更便捷地实现 些复杂的任务 许多人尽可能地选择使用定位设备来代替键盘 定位设备减少了打字的次数 也减少了出错的次数 现有的定位设备包括鼠标 跟踪球 光笔 数字化图形输入板 触摸屏以及笔式系统等 2 定位设备 光学识别系统提供了从数据源直接捕获数据而减少键盘输入的另一种途径 该系统能够使计算机通过扫描可识别类型的印刷文本读入数据 3 数据扫描设备 4 语音识别设备语音输入和控制系统蕴藏着巨大潜力 它将彻底改变我们与计算机的沟通方式 虽然存在一些问题 但在此领域己取得了逐步的进展 我们能够与我们的计算机交谈的那一日也许为时不远了 1 显示器当想看到计算机输出时 可能会想到显示器 显示器输出是软拷贝 看完之后 无法将输出取下带走 显示器的显示是最普遍的一种软拷贝 我们看到的与台式计算机相连的大型显示器是阴极射线管 CRT 显示器 用于膝上计算机和笔记本电脑的小型显示器叫做平面显示器 平面显示器较之CRT更轻更省电 大多数显示器是SVGA 超级视频图形适配器 3主要硬件之输出设备 2 音频输出音频输出是第二种软拷贝 新款声卡甚至具备在从事另外工作的同时让计算机为您读文章的能力 3 打印机击打式打印机非击打式打印机 常见的有激光打印机和喷墨打印机 4 绘图仪 4软件的作用 硬件需要依靠软件或程序才能工作 所采用的软件类型取决于要完成的工作 软件通常分为两种 系统软件和应用软件 系统软件控制并协调计算机硬件的工作 应用软件则针对某一特定问题或特殊任务 应用软件包括专用软件和通用软件 专用软件解决的是某一特定问题 通常是为特定专业或行业开发的 例如为班级登记所设计的注册程序就是一个专用程序 通用程序是微机产业的中坚 这些软件程序可以完成一系列相关任务 字处理 电子表格 数据库程序就是一些最常见的通用软件 4 1系统软件 充当硬件和应用程序之间的媒介的程序称为系统软件 这些软件协调各部分硬件的工作 并为应用程序提供支持 系统软件包括操作系统 操作环境 语言翻译程序 实用程序和性能监控器 其中操作系统和操作环境是系统软件中最重要的部分 1 操作系统操作系统是指协调计算机各部分功能的程序组 操作系统中某些部分可以自动工作 并为应用程序提供支持 不需要人为干涉 其他部分则为用户提供实用程序用来实现系统的维护 2 其他系统软件其他的系统软件还包括语言翻译器 实用程序和性能监控器等 4 2