1.3.2　計算機硬件系統(tǒng)

計算機硬件是計算機中能看得見摸得著的電子線路和物理裝置的總稱。任何一臺計算機系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)都是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部件組成。由于運算器、控制器、內(nèi)存儲器3個部分是信息加工、處理的主要部件，所以把它們合稱為“主機”，而輸入、輸出設備及外存儲器則合稱為“外圍設備”。下面對計算機硬件系統(tǒng)的幾個基本部件作簡單介紹。

1.運算器（Arithmetic Logic Unit，ALU）

運算器是對數(shù)據(jù)信息進行加工和處理的部件，它能夠完成各種算術運算和邏輯運算，所以也叫做“算術邏輯運算部件”。算術運算包括加、減、乘、除等運算；邏輯運算包括與、或、非等運算。

在運算過程中，運算器不斷得到由存儲器提供的數(shù)據(jù)，運算后又把結果送回到存儲器保存起來。整個運算過程是在控制器統(tǒng)一指揮下，按程序中編排的操作順序進行的。

運算器主要由算術邏輯運算單元和寄存器兩部分組成，運算器的性能是影響整個計算機性能的重要因素。

2.控制器（Controller）

控制器是分析和執(zhí)行指令的部件，是控制計算機各個部件有條不紊地協(xié)調工作的指揮中心。控制器從存儲器中逐條取出指令、分析指令，然后根據(jù)指令要求完成相應操作，產(chǎn)生一系列控制命令，使計算機各部分自動、連續(xù)并協(xié)調工作，成為一個有機的整體，實現(xiàn)程序輸入、數(shù)據(jù)輸入以及運算并輸出結果。

通常，運算器和控制器集成在一塊芯片上，構成中央處理器（Central Processing Unit，CPU），CPU是計算機的核心和關鍵，計算機的性能主要取決于CPU。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，如今CPU已能集成在一塊半導體芯片上，稱微處理器，采用微處理器作為計算機CPU是微型機的主要標志之一。

3.存儲器（Memory）

存儲器是用來存放輸入設備送來的程序和數(shù)據(jù)，以及運算器送來的中間結果和最后結果的記憶裝置。存儲器能容納的二進制信息的總量稱為存儲容量，一般用字節(jié)數(shù)B表示容量的大小。存儲容量的單位還有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）和太字節(jié)（TB）等。

存儲器分內(nèi)存儲器和外存儲器。存儲器的分類如圖1.3.3所示。

（1）內(nèi)存儲器

內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，又稱主存，是CPU能根據(jù)地址線直接尋址的空間，由半導體器件制成。內(nèi)存是主機的一部分，用來存放正在執(zhí)行的程序或數(shù)據(jù)，與CPU直接交換信息。其特點是存取速度快，但容量相對較小。內(nèi)存按其功能和存儲信息又可分成兩大類，即隨機存儲器和只讀存儲器。

①隨機存儲器（Random Access Memory，RAM）。RAM在計算機工作時，即可從中讀出信息，也可隨時寫入信息，所以RAM是一種在計算機正常工作時可讀/寫的存儲器，但RAM中的信息掉電后會失去，因此，用戶在操作過程中應養(yǎng)成隨時存盤的習慣，以防斷電丟失數(shù)據(jù)。通常所說內(nèi)存容量是指RAM容量。

②只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）。ROM與RAM的不同之處是它在計算機正常工作時只能讀出信息，而不能寫入信息。ROM的最大特點是不會因斷電丟失信息，利用這一特點，可以將操作系統(tǒng)的基本輸入/輸出程序固化于其內(nèi)，機器在通電后，立即執(zhí)行其中的程序，ROM BIOS就是指含有這種基本輸入/輸出程序的ROM芯片。

只讀存儲器電路簡單，集成度高。根據(jù)其特點和功能又可分為可編程只讀存儲器（PROM）和可改寫只讀存儲器（EPROM）。ROM中的信息在生產(chǎn)過程中由制造廠家寫入，不能改寫；PROM中的信息可由用戶自己在編程器上做一次性寫入；EPROM中的信息可由紫外線擦除，由用戶重新寫入。

（2）外存儲器

外存儲器簡稱外存，又稱輔存，它作為一種輔助存儲設備，主要用來存放一些暫時不用而又需長期保存的程序或數(shù)據(jù)，不能與CPU直接交換信息。當需要執(zhí)行外存中的程序或處理外存中的數(shù)據(jù)時，必須通過CPU輸入/輸出指令，將其調入RAM中才能被CPU執(zhí)行和處理，其性質與輸入/輸出設備相同，所以一般把外存儲器歸屬于外圍設備。外存儲器的特點是存儲容量大，其存取速度相對較慢。

4.輸入設備（Input Device）

輸入設備是將原始數(shù)據(jù)和程序輸入到計算機的部件，它由輸入裝置和輸入接口兩部分組成。常見的輸入裝置有鍵盤、鼠標、光筆、圖像掃描儀、數(shù)碼照相機等；而輸入接口則是插在主機和輸入裝置之間的一塊稱為“接口電路”的部件，它實現(xiàn)主機和輸入裝置的信息交換。

5.輸出設備（Out Device）

輸出設備是將計算機工作的結果以數(shù)字、字符、圖表等形式表現(xiàn)出來，它由輸出裝置和輸出接口兩部分組成，常見的輸出裝置有顯示器、打印機、繪圖儀等。