基本介紹
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簡介
運算器，控制器，存儲器聯繫運算器
運算器由算術邏輯單元（ALU）、累加器、狀態暫存器、通用暫存器組等組成。算術邏輯運算單元（ALU）的基本功能為加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補等操作。計算機運行時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的數據來自存儲器；處理後的結果數據通常送回存儲器，或暫時暫存在運算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。
控制器
控制器（Control Unit），是整個計算機系統的控制中心，它指揮計算機各部分協調地工作，保證計算機按照預先規定的目標和步驟有條不紊地進行操作及處理。控制器從存儲器中逐條取出指令，分析每條指令規定的是什麼操作以及所需數據的存放位置等，然後根據分析的結果向計算機其它部件發出控制信號，統一指揮整個計算機完成指令所規定的操作。計算機自動工作的過程，實際上是自動執行程式的過程，而程式中的每條指令都是由控制器來分析執行的，它是計算機實現“程式控制”的主要設備。
通常把控制器與運算器合稱為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）。工業生產中總是採用最先進的超大規模積體電路技術來製造中央處理器，即CPU晶片。它是計算機的核心設備。它的性能，主要是工作速度和計算精度，對機器的整體性能有全面的影響。
通常把控制器與運算器合稱為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）。工業生產中總是採用最先進的超大規模積體電路技術來製造中央處理器，即CPU晶片。它是計算機的核心設備。它的性能，主要是工作速度和計算精度，對機器的整體性能有全面的影響。
硬體系統的核心是中央處理器（Central Processing Unit，簡稱 CPU）。它主要由控制器、運算器等組成，並採用大規模積體電路工藝製成的晶片，又稱微處理器晶片。
存儲器
存儲器（Memory）是計算機系統中的記憶設備，用來存放程式和數據。計算機中全部信息，包括輸入的原始數據、電腦程式、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲器可分為主存儲器（記憶體）和輔助存儲器（外存）,也有分為外部存儲器和內部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質或光碟等，能長期保存信息。記憶體指主機板上的存儲部件，用來存放當前正在執行的數據和程式，但僅用於暫時存放程式和數據，關閉電源或斷電，數據會丟失。
輸入設備
輸出設備
中央處理器
計算機硬體運算器是對數據進行加工處理的部件，它在控制器的作用下與記憶體交換數據，負責進行各類基本的算術運算、邏輯運算和其他操作。在運算器中含有暫時存放數據或結果的暫存器。運算器由算術邏輯單元（ArithmeticLogicUnit，ALU）、累加器、狀態暫存器和通用暫存器等組成。ALU是用於完成加、減、乘、除等算術運算，與、或、非等邏輯運算以及移位、求補等操作的部件。
控制器是整個計算機系統的指揮中心，負責對指令進行分析，並根據指令的要求，有序地、有目的地向各個部件發出控制信號，使計算機的各部件協調一致地工作。控制器由指令指針暫存器、指令暫存器、控制邏輯電路和時鐘控制電路等組成。
CPU品質的高低，直接決定了一個計算機系統的檔次。反映CPU品質的最重要指標是主頻和數據傳送的位數。主頻說明了CPU的工作速度，主頻越高，CPU的運算速度越快。常用的CPU主頻有1.5GHz、2.0GHz、2.4GHz等。
CPU傳送數據的位數是指計算機在同一時間能同時並行傳送的二進制信息位數。常說的16位機、32位機和64位機，是指該計算機中的CPU可以同時處理16位、32位和64位的二進制數據。286機是16位機，386機是32位機，486機是32位機，Pentium機是64位機。隨著型號的不斷更新，微機的性能也不斷提高。
記憶體
計算機系統的一個重要特徵是具有極強的“記憶”能力，能夠把大量電腦程式和數據存儲起來。存儲器是計算機系統內最主要的記憶裝置，既能接收計算機內的信息（數據和程式），又能保存信息，還可以根據命令讀取已保存的信息。存儲器按功能可分為主存儲器（簡稱主存）和輔助存儲器（簡稱輔存）。主存是相對存取速度快而容量小的一類存儲器，輔存則是相對存取速度慢而容量很大的一類存儲器。
計算機硬體
計算機硬體唯讀存儲器是只能讀出而不能隨意寫入信息的存儲器。ROM中的內容是由廠家製造時用特殊方法寫入的，或者要利用特殊的寫入器才能寫入。當計算機斷電後，ROM中的信息不會丟失。當計算機重新被加電後，其中的信息保持原來的不變，仍可被讀出。ROM適宜存放計算機啟動的引導程式、啟動後的檢測程式、系統最基本的輸入輸出程式、時鐘控制程式以及計算機的系統配置和磁碟參數等重要信息。
外存
硬碟
從數據存儲原理和存儲格式上看，硬碟與軟碟完全相同。但硬碟的磁性材料是塗在金屬、陶瓷或玻璃製成的硬碟基片上，而軟碟的基片是塑膠的。硬碟的轉速和容量會影響讀寫速度和系統運行速度，所以好的軟碟便更有耐久性。硬碟相對軟碟來說，主要是存儲空間比較大，有的硬碟容量已在2TB以上。硬碟大多由多個碟片組成，此時，除了每個碟片要分為若干個磁軌和扇區以外，多個碟片表面的相應磁軌將在空間上形成多個同心圓柱面。
光碟
輸入設備
鍵盤
鍵盤（Keyboard）是常用的輸入設備，它是由一組開關矩陣組成，包括數字鍵、字母鍵、符號鍵、功能鍵及控制鍵等。每一個按鍵在計算機中都有它的惟一代碼。當按下某個鍵時，鍵盤接口將該鍵的二進制代碼送入計算機主機中，並將按鍵字元顯示在顯示器上。當快速大量輸入字元，主機來不及處理時，先將這些字元的代碼送往記憶體的鍵盤緩衝區，然後再從該緩衝區中取出進行分析處理。鍵盤接口電路多採用單片微處理器，由它控制整個鍵盤的工作，如上電時對鍵盤的自檢、鍵盤掃描、按鍵代碼的產生、傳送及與主機的通訊等；鍵盤分為：
鍵盤
鍵盤1．機械鍵盤（Mechanical）採用類似金屬接觸式開關，工作原理是使觸點導通或斷開，具有工藝簡單、噪音大、易維護、打字時節奏感強，長期使用手感不會改變等特點。
2．塑膠薄膜式鍵盤（Membrane）鍵盤內部共分四層，實現了無機械磨損。其特點是低價格、低噪音和低成本，但是長期使用後由於材質問題手感會發生變化。已占領市場絕大部分份額。
3．導電橡膠式鍵盤（Conductive Rubber）觸點的結構是通過導電橡膠相連。鍵盤內部有一層凸起帶電的導電橡膠，每個按鍵都對應一個凸起，按下時把下面的觸點接通。這種類型鍵盤是市場由機械鍵盤向薄膜鍵盤的過渡產品。
4．無接點靜電電容鍵盤（Capacitives）使用類似電容式開關的原理，通過按鍵時改變電極間的距離引起電容容量改變從而驅動編碼器。特點是無磨損且密封性較好。
滑鼠器
滑鼠器（Mouse）是一種手持式螢幕坐標定位設備，它是適應選單操作的軟體和圖形處理環境而出現的一種輸入設備，特別是在現今流行的Windows圖形作業系統環境下套用滑鼠器方便快捷。常用的滑鼠器有兩種，一種是機械式的，另一種是光電式的。
滑鼠
滑鼠機械式滑鼠器的底座上裝有一個可以滾動的金屬球，當滑鼠器在桌面上移動時，金屬球與桌面摩擦，發生轉動。金屬球與四個方向的電位器接觸，可測量出上下左右四個方向的位移量，用以控制螢幕上游標的移動。游標和滑鼠器的移動方向是一致的，而且移動的距離成比例。
光電式滑鼠器的底部裝有兩個平行放置的小光源。這種滑鼠器在反射板上移動，光源發出的光經反射板反射後，由滑鼠器接收，並轉換為電移動信號送入計算機，使螢幕的游標隨之移動。其他方面與機械式滑鼠器一樣。
滑鼠器上有兩個鍵的，也有三個鍵的。最左邊的鍵是拾取鍵，最右邊的鍵為消除鍵，中間的鍵是選單的選擇鍵。由於滑鼠器所配的軟體系統不同，對上述三個鍵的定義有所不同。一般情況下，滑鼠器左鍵可在螢幕上確定某一位置，該位置在字元輸入狀態下是當前輸入字元的顯示點；在圖形狀態下是繪圖的參考點。在選單選擇中，左鍵（拾取鍵）可選擇選單項，也可以選擇繪圖工具和命令。當作出選擇後系統會自動執行所選擇的命令。滑鼠器能夠移動游標，選擇各種操作和命令，並可方便地對圖形進行編輯和修改，但卻不能輸入字元和數字。
其他
以上對常用的鍵盤和滑鼠作了介紹，下面簡要說明另外幾種輸入設備的功能和基本工作原理。
光學標記閱讀機是一種用光電原理讀取紙上標記的輸入設備，常用的有條碼讀入器和計算機自動評卷記分的輸入設備等。
圖形（圖像）掃瞄器是利用光電掃描將圖形（圖像）轉換成像素數據輸入到計算機中的輸入設備。一些部門已開始把圖像輸入用於圖像資料庫的建設中。如人事檔案中的照片輸入，公安系統案件資料管理，數位化圖書館的建設，工程設計和管理部門的工程圖管理系統，都使用了各種類型的圖形（圖像）掃瞄器。
計算機硬體
計算機硬體正在研究使計算機具有人的“聽覺”和“視覺”，即讓計算機能聽懂人說的話，看懂人寫的字，從而能以人們接收信息的方式接收信息。為此，人們開闢了新的研究方向，其中包括模式識別、人工智慧、信號與圖像處理等，並在這些研究方向的基礎上產生了語言識別、文字識別、自然語言理解與機器視覺等研究方向。語言和文字輸入技術的實質是使計算機從語言的聲波及文字的形狀領會到所聽到的聲音或見到的文字的含義，即對聲波與文字的識別。
輸出設備
輸出設備（OutputDevice）是人與計算機互動的一種部件，用於數據的輸出。它把各種計算結果數據或信息以數字、字元、圖像、聲音等形式表示出來。常見的有顯示器、印表機、繪圖儀、影像輸出系統、語音輸出系統、磁記錄設備等。
顯示器
顯示器（Display）是計算機必備的輸出設備，常用的有陰極射線管顯示器、液晶顯示器和等離子顯示器。陰極射線管顯示器（簡稱CRT）由於其製造工藝成熟，性能價格比高，至今占據顯示器市場的主導地位。隨著液晶顯示器（簡稱LCD）技術的逐步成熟，開始在市場上嶄露頭角。
陰極射線管顯示器可分為字元顯示器和圖形顯示器。字元顯示器只能顯示字元，不能顯示圖形，一般只有兩種顏色。圖形顯示器不僅可以顯示字元，而且可以顯示圖形和圖像。圖形是指工程圖，即由點、線、面、體組成的圖形；圖像是指景物圖。不論圖形還是圖像在顯示器上都是由像素（光點）所組成。顯示器螢幕上的光點是由陰極電子槍發射的電子束打擊螢光粉薄膜而產生的。彩色顯示器的顯像管的螢幕內側是由紅、綠、藍三色磷光點構成的小三角形（像素）發光薄膜。由於接收的電子束強弱不同，像素的三原色發光強弱就不同，就可以產生一個不同亮度和顏色的像素。當電子束從左向右、從上而下地逐行掃描螢光屏，每掃描一遍，就顯示一屏，稱為刷新一次，只要兩次刷新的時間間隔少於0.01s，則人眼在螢幕上看到的就是一個穩定的畫面。
印表機
印表機顯示器是通過“顯示接口”及匯流排與主機連線，待顯示的信息（字元或圖形圖像）是從顯示緩衝存儲器（一般為記憶體的一個存儲區，占16kB）送入顯示器接口的，經顯示器接口的轉換，形成控制電子束位置和強弱的信號。受控的電子束就會在螢光屏上描繪出能夠區分出顏色不同、明暗層次的畫面。顯示器的兩個重要技術指標是：螢幕上光點的多少，即像素的多少，稱為解析度；光點亮度的深淺變化層次，即灰度，可以用顏色來表示。解析度和灰度的級別是衡量圖像質量的標準。
常用的顯示接口卡有多種，如CGA卡、VGA卡、MGA卡等。以VGA(VideoGraphicsArray)視頻圖形顯示接口卡為例，標準VGA顯示卡的解析度為640×480，灰度是16種顏色；增強型VGA顯示卡的解析度是800×600、960×720，灰度可為256種顏色。所有的顯示接口卡只有配上相應的顯示器和顯示軟體，才能發揮它們的最高性能。
印表機
印表機（Printer）是計算機最基本的輸出設備之一。它將計算機的處理結果列印在紙上。印表機按印字方式可分為擊打式和非擊打式兩類。擊打式印表機是利用機械動作，將字型通過色帶列印在紙上，根據印出字型的方式又可分為活字式印表機和點陣式印表機。
繪圖儀
繪圖儀活字式印表機是把每一個字刻在打字機構上，可以是球形、菊花瓣形、鼓輪形等各種形狀。點陣式印表機（dotmatrixprinter）是利用列印鋼針按字元的點陣列印出字元。每一個字元可由m行×n列的點陣組成。一般字元由7×8點陣組成，漢字由24×24點陣組成。點陣式印表機常用列印頭的針數來命名，如9針印表機、24針印表機等。
非擊打式印表機是用各種物理或化學的方法印刷字元的，如靜電感應，電灼、熱敏效應，雷射掃描和噴墨等。其中雷射印表機（LaserPrinter）和噴墨式印表機（InkjetPrinter）是目前最流行的兩種印表機，它們都是以點陣的形式組成字元和各種圖形。雷射印表機接收來自CPU的信息，然後進行雷射掃描，將要輸出的信息在磁鼓上形成靜電潛像，並轉換成磁信號，使碳粉吸附到紙上，加熱定影后輸出。噴墨式印表機是將墨水通過精製的噴頭噴到紙面上形成字元和圖形的。
硬碟
硬碟