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计算机硬件系统

冯•诺依曼模型决定了计算机由输人、存储、运算、控制和输出五个部分组成。

1.3.1 运算器

运算器(Arithmetic and Logic Unit , ALU )是计算机处理数据形成信息的加工厂，它的主要功能是对二进制数码进行算术运算或逻辑运算。所以，也称为算术逻辑部件(Arithmetic and Logic Unit , ALU )。所谓算术运算，就是数的加、减、乘、除以及乘方、开方等数学运算。而逻辑运算则是指逻辑变量之间的运算，即通过与、或、非等基本操作对二进制数进行逻辑判断。

1.3.2 控制器

控制器(Control Unit , CU)是计算机的心脏，由它指挥全机各个部件自动、协调地工作_控制器的基本功能是根据指令计数器中指定的地址从内存取出一条指令，对其操作码进行译码，再由操作控制部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能。

控制器由指令寄存器(Instruction Register,IR)、指令译码器(Instruction Deceder ，ID )、程序计数器(ProgramCounter , PC )和操作控制器(Operation Controller , OC)4 个部件组成，

1 .机器指令

为了让计算机按照人的意识和思维正确运行，必须设计一系列计算机可以真正识别和执行的语言― 机器指令二机器指令是一个按照一定格式构成的二进制代码串，用来描述一个计算机可以理解并执行的基本操作。计算机只能执行指令.它被指令所控制。

机器指令通常由操作码和操作数两部分组成

1)操作码：指明指令所要完成操作的性质和功能。

2) 操作数：指明操作码执行时的操作对象。操作数的形式可以是数据本身.也可以是存放数据的内存单元地址或寄存器名称。操作数又分为源操作数和目的操作数，源操作数指明参加运算的操作数来源，目的操作数地址指明保存运算结果的存储单元地址或寄存器名称。

1.3.3存储器

存储器(Memory )是存储程序和数据的部件。它可以自动完成程序或数据的存取，是计算机系统中的记忆设备。存储器分为内存(又称主存)和外存(又称辅存)两大类。

1 .内存

存储器是用来存储数据和程序的“记忆”装置，相当于存放资料的仓库。计算机中的全部信息，包括数据、程序、指令以及运算的中间数据和最后的结果都要存放在存储器中。存储器有内存储器和外存储器两种。内存储器按功能又可分为随机存取存储器(Access Memory，RAM )和只读存储器(Read only Memory，ROM )。

存储器的主要性能指标有两个：容量和速度。

2 .外存

常见的外储存器有硬盘、U 盘和光盘等。

1.3.4 输入/输出设备

输人/输出设备(Input/ Output devices , I / O 设备，也称为外部设备)是计算机系统不可缺少的组成部分，是计算机与外部世界进行信息交换的中介，是人与计算机联系的桥梁。

1 .输入设备

目前常用的输人设备有键盘、鼠标器、触摸屏、摄像头、扫描仪、光笔、手写输人板、游戏杆、语音输入装置等，还有脚踏鼠标、手触输人传感等，其姿态越来越自然，使用越来越方便。

2 .输出设备

输出设备是人与计算机交互的部件，除常用的输出设备有显示器、打印机外，还有绘图仪、影像输出、语音输出、磁记录设备等。

在选择和使用显示器时，应了解显示器的主要特性：

• 像素(Pixel)与点距(Pitch ) ：屏幕上图像的分辨率或称清晰度，取决于能在屏幕上独立显示点的直径，这种独立显示的点称作像素，屏幕上两个像素之间的距离叫点距。它直接影响显示效果。

•分辨率：每帧的线数和每线的点数的乘积〔 整个屏幕上像素的数目(列x 行))就是显示器的分辨率，这个乘积数越大，分辨率就越高二它是衡量显示器的一个常用指标。

•显存：显存与系统内存一样，显存越大，可以储存的图像数据就越多，支持的分辨率与颜色数也就越高。以下计算显存容量与分辨率关系的公式：

1 .直接连接

最早的计算机基本上采用直接连接的方式，运算器、存储器、控制器和外部设备等组成部件之中的任意两个组成部件，相互之间基本上都有单独的连接线路。

2 .总线结构

现代计算机普遍采用总线结构。所谓总线(Bus)就是系统部件之间传送信息的公共通道，各部件由总线连接并通过它传递数据和控制信号。总线一般又分为如下三部分：

1)数据总线

2)地址总线

3)控制总线