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计算机硬件

2023-04-15

简介

计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种部件和装置。根据计算机系统结构的要求由这些部分和装置构成的有机整体,称为硬件系统。硬件系统是计算机系统快速、可靠、自动工作的物质基础,完成信息变换、存储、传送和处理等作业,是软件具体实现其功能的条件。

组成 硬件系统主要由运算器、主存储器、控制器、输入设备和输出设备等组成(见图)。运算器完成数据的算术运算和逻辑运算。主存储器负责存储二进制信息(包括数据、程序和结果),并根据需要把二进制信息存进去或取出来。控制器是整个机器的指挥控制中心,它向机器的各部件发出控制信号,使各部件自动地、协调地进行工作,完成用户在程序中规定的任务。输入设备负责将用户的信息(包括数据和程序)变换成计算机能识别和处理的形式,有键盘、光笔、文字阅读机和扫描仪等。输出设备负责将计算机处理的结果变成用户所需要的形式,显示、打印、绘制或存储起来,有显示器、各类打印机、绘图仪、磁带机和磁盘机等;磁带机和磁盘机等又称辅助存储器,用来存储主存储器难以容纳、又为执行程序所需要的信息,它们的存储容量很大,存储成本低,但存储速度较慢。转换设备负责将模拟量变换为相应的数字量,输入计算机,或者将计算机输出的数字量变换为相应的模拟量,输出到控制对象中。转换设备有模/数转换器和数/模转换器。控制器和运算器构成中央处理器,中央处理器和主存储器构成主机(也称处理机),主机以外的部件称为外围设备。

计算机硬件系统的组成

工作过程 计算机的自动工作过程是输入装置接收用户的信息,存入主存储器,控制器从主存储器逐条取出程序中的指令进行分析和解释,然后向其他功能部件发出执行该指令所需要的各种程序控制信号。该指令执行后,再从主存储器取出下一条指令执行,如此连续运行,直到程序的全部指令执行完为止。计算机的全部工作是取指令、分析指令和执行指令。

计算机组织 计算机运算器、主存储器、控制器、输入输出装置等主要功能部件的相互连接和相互作用,借以实现机器指令级的各种功能。计算机组织的中心问题是各功能部件的相互连接。早期计算机以中央处理器为中心,由它包揽一切指令操作和输入输出控制任务,这种做法不利于提高中央处理器自身的使用效率,也无法应付数量庞大的外围设备对处理器的需求。代之而起的是以存储器为中心的互连方式,这种方式可使批量的输入输出数据越过中央处理器,直接经过输入输出通道出入于存储器。现代计算机组织普遍采用总线互连方式,所有外围设备都经过统一的总线和标准接口与中央处理器和存储器模块相连,这种方式能较好地满足不同用户对计算机系统通用性的要求,能以简单、经济的技术实现灵活可变的计算机系统配置。

计算机硬件结构的重要发展方向是多机系统、分布式处理和计算机网、计算机智能化和微型化。

英文

computer hardware