二、计算机硬件

1. 输入设备

把声音、图像、文字等外部信息通过物理设备输入到计算机内部转化为计算机信息。eg:键盘,鼠标,麦克风等。


2. 输出设备

把计算机信息加工的结果返回给用户。转为外部使用者能够识别的如声音、图像、文字等信息。
包含以下五类:

  • 显示输出:显示器
  • 打印输出:打印机
  • 绘图输出:显示器
  • 影像输出:显示器
  • 语音输出:扬声器

3. 中央处理器

在计算机内部处理指令读入,解析,执行等操作的部件,
包含:运算器、控制器两部分

  • 运算器
    • 主要对数据进行加工处理,运算器的核心部件是:
      • 运算逻辑部件
      • 寄存器部件

  • 控制器
    • 计算机控制中心,包含:
      • 程序计数器:保存下一条即将执行的指令地址。
      • 指令寄存器:保存当前正在执行的机器指令。
      • 指令译码器:识别指令,分析指令。
      • 时序部件:计算机执行过程中各种定时控制信号,定时控制各种微操作控制信号,保证各部件的顺序执行。
      • 微操作控制电路:将执行的指令细化分解到不能再细化分解的命令信号,既微命令。

  • CPU的性能指标包含 :主频/外频、数据总线宽度、地址总线宽度、工作电压、高速缓存、运算速度

4. 存储系统

按规定地址进行写入和读取数据和程序的部件
包含:内部存储、外部存储

4.1 内部存储

A. 只读存储ROM

  • 特点:信息只能读出,不能更改和写入。

  • 分类

    • 掩膜式 ROM、可编程 PROM、可擦除 EPROM、电可擦 EEPROM、快擦写 ROM

B. 随机存储器RAM

  • 特点:存放原始数据、中间结果、最终结果,刚开始是空的,随着存取的增加,会变多,可以被清空。

  • 分类:

    • 静态RAM:成本高、集成低,无需充电即可保证数据完整性。
    • 动态RAM。需要定时充电。

C. 高速缓存

  • 为了解决处理器与主内存处理速度、处理能力不相符的问题,高速缓存的读写速度大于主内存。
  • 处理器读写操作直接用高速缓存来处理。

4.2 外部存储

硬盘是计算机最常见且最重要的外部存储设备。

  • 硬盘性能指标

    • 容量:常见500G,1T。
    • 转速:转速越快,硬盘存取速度越快,主流硬盘的转速达到7200rpm以上。
    • 缓存:硬盘自带的缓存。
  • 硬盘的接口分为

    • IDESATASCSI光纤通道4种,
    • 现在家用产品中常见的都是IDE接口硬盘。

5. 总线

总线是在计算机各种功能部件间实现信息、数据和指令传输的公共通信干线, 按照所传输的信息种类分为以下几种:

  • 地址总线:传输地址信号,单向传输。
  • 数据总线:传输数据,双向传输。
  • 控制总线:CPU与内存或外部设备之间的信号传输。

从起始到现在系统总线主要经历以下阶段:

  • 最早的8位,后来扩展到16位的系统总线,是早期一代计算机常见的总线,被称为ISA总线
  • 现在计算机中广泛应用的PCI总线,其特点就是传输速度快。
  • 系统中图形显卡所特有的AGP总线
  • 以及最新一代的PCI Express总线

6. 接口

I/O接口(Input/Output)是内部存储和外部存储等设备之间的输入输出逻辑部件。主要分为两类。

  • I/O接口芯片
    大都是集成电路,CPU输入不同的命令和参数,对应的I/O电路作相应的操作,
    常见的接口芯片:定时计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。

  • I/O接口控制卡
    由多个集成电路按设计的逻辑组成部件,按接口的连接对象来分,又可以将他们分为:串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。

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