计算机系统组成
一、计算机系统组成
一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
（一）硬件（hardware）
硬件是指计算机的物理设备，包括主机及其外部设备。具体地说，硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。
②运算器。运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。
③控制器。控制器是计算机的“神经中枢”。它指挥计算机各部件按照指令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。
④输入/输出设备（简称I/O设备）。计算机和外界进行联系业务要通过输入输出设备才能实现。输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转换成计算机所能识别的形式（二进制）存放到②计算
机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的位置。
③将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。
冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。
他的全部设计思想，实际上是对“程序存储”要领的具体化。
（二）计算机基本结构图
驱蚊小妙招（图中实线为数据流，虚线为控制流），我们可以更好地理解“存储程序”和“程序控制”。
输入设备在控制器控制下输入解题程序和原始数据，控制器从存储器中依次读出程序的一条条指令，经过译码分析，发出一系列操作信号以指挥运算器、存储器等到部件完成所规定的操作功能，最后由控制器命令输出设备以适当方式输出最后结果。这一切工作都是由控制
器控制、而控制器赖以控制的主要依据则是存放于存储器中的程序。人们常说，现代计算机采用的是存储程序控制方式，就是这个意思。
（三）计算机的工作过程
计算机的工作过程，就是执行程序的过程。怎样组织存储程序，涉及到计算机体系结构问题。现在的计算机都是基于“程序存储”概念设计制造出来的。
了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程变得十分容易。如果想叫计算机工作，就得先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器保存起来，即程序存储。下面就是执行程序的问题。根据冯·诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。执行一条指令又可分为以下4个基本操作：
①取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU 算术逻辑单元是用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等逻辑运算及移位、求补等操作的部件。累加器用于暂存操作数和运算结果。状态寄存器也称为标志寄存器，用于存放算术逻辑单元在工作中产生的状态信息。通用寄存器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数或数据地址。
算术逻辑单元、累加器和通用寄存器的位数决定了CPU的字长，字长通常和算术逻辑单元、累加器和通用寄存器的长度是一致的。例如在32位字长的CPU中，算术逻辑单元、累加器和通用寄存器都是32位的。
（二）控制器
控制器是计算机的神经中枢。它按照主频的节拍产生各种控制信号，以指挥整机工作，即决定在什么时间、根据什么条件执行什么动作，使整个计算机能够有条不紊自动执行程序。控制器要从内存中按顺序取出各条指令。每取出一条指令，就分析这条指令，然后根据指令的功能向各部件发出控制命令，控制它们执行这条指令中规定的任务。当各部件执行完控制器发出的命令之后，都会发出对执行情况的“反馈信息”。当控制器得知一条执行完后，会自动顺序取出下一条要执行的命令，重复上面的工作过程，只不过对不同的指令发出不同的控制命令而已。例如，现在控制器取出程序中的第一条指令，经控制识别出这是一条加法指令，于是它发出如下控制命令序列到各部件中去：
①向内存发出取数命令，按指令所指出的地址取出加数。
②把取出的加数送到运算器中，和原来已取出来暂时存在运算器中的被加数进行加法运算。
③向内存发出存数命令，并送去准备存数的地址，把结果存到内存中指定的单元。
上面用文字描述的命令，在计算机中都是由控制器发出的电信号实现的。
（三）存储器
计算机的工作过程就是在程序的控制下对数据信息进行加工处理的过程。因此，计算机中必须有存放程序和数据的部件，这个部件就是存储器。存储器的主要功能是保存信息。它的作用类似一台录音机。
使用时可以取出原记录内容而不破坏其信息，这种取数操作称为存储器的“读”。也可以把原来保存的内容抹去，重新记录新的内容，这种存数操作称为存储器的“写”。
根据作用上的不同，存储器分为两大类：内存储器和外存储器。
1.内存储器
内存用来存放当前正在使用的或者随时要使用的程序或数据。计算机运算之前，程序和数据通过输入设备送入内存。运算开始后，内存不仅要为其他部件提供必需的信息，也要保存运算的中间结果及最后结果。总之，它要和各个部件直接打交道，进行数据传送。因此为了提高计算机的运算速度，要求内存能进行快速的存数和取数操作。对于内存，CPU直接对它进行访问。目前，计算机和微型计算机内部使用的都是半导体存储器。
①地址。⑴软磁盘
软磁盘是一种涂有磁性物质的聚酯塑料薄膜圆盘，在两个表面涂有磁性材料。由于盘片质地柔软，故称为软盘。为保护软盘不被沾污和磨损，把它封装在一个方形的保护套中，构成一个整体。
在微机中使用的软盘按其尺寸可以分为5.25英寸软盘和3.5英寸软盘两种，
现将软盘的主要部分的名称及功能说明如下。
金属挡板：用于保护读写窗口。当软盘插入驱动器中工作时，此板被移开，露出读写窗口，以便读写数据。
写保护口：3.5英寸软盘的写保护口在磁盘背面，窗口中有一可移动的滑块，若移动滑块使窗口透光，则磁盘处于写保护状态，此时只能读出，不能写。当移动滑块使窗口封闭不透光时，就可以对磁盘进行读写操作。
外壳：3.5英寸软盘采用硬质塑料外壳，保护盘片不会弯曲变形。
信息在磁盘上是按磁道和扇区来存放的。
隋俊波图片磁道：以盘片中心为同心圆，每一圆周为磁道。虽然各磁道的周长不同，但存储容量相同。数据存储在磁道扇区：每个磁道上划分成若个相等的区域，每个区域称为扇区。一般每个磁道上的扇区数有9、15、18或36，扇区编号从1 号开始。每扇区容量为512字节。
一个软盘的存储容量可由下面的公式求出：
软盘总容量=磁道数×扇区数×磁盘面数×扇区字节数(512B)
例：一个双面高密度的3.5英寸软盘的存储容量（80个磁道，每磁道18个扇区）：
80 ×18 × 2 ×512=1440×1024B=1440KB≈1 .44MB
⑵硬磁盘
硬磁盘是由质地较硬的铝合金圆盘组成，表面涂上磁膜构成。每个硬盘都由若干个磁性盘片组成，密封在一个金属腔体。
硬盘按盘径大小可分为5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等数种。现在3.5 英寸硬盘使用的多。硬盘尺寸小型化是硬盘的发展方向。
与软磁盘相比，硬磁盘具有存储容量大、存取速度快等优点。随着磁盘记录技术的迅速发展，硬磁盘的存储容量、平均寻道时间和数据传输率等主要技术性能指标均得到了大幅度提高。
硬盘的首要性能指标是容量。一个硬盘一般由多个盘片组成，盘片的每一面都有一个读、写磁头。硬盘使用时要对盘片格式化，划分成若干磁道，我们称不同盘片对应磁道形成的同心圆柱面为柱面，每个磁道再划分为若干扇区。硬盘容量的计算公式为：
硬盘容量＝512×磁头数×柱面数×每磁道扇区数
电信宽带缴费例：一个硬盘由4个盘片组成，一个盘片有306个磁道，每磁道17扇区，则此硬盘的容量为：
512 × 8 × 306 × 17=21307192=20（MB）
常见的硬盘存储容量有：20GB 、40GB、1GB、4GB等多种。
硬盘的另一个重要性能指标是存取速度。影响存取速度的因素有：平均寻道时间、数据传输率、盘片旋转速度以及缓冲存储器容量等。
⑶光盘存储器
光盘存储器是一种利用激光技术存储信息的装置。光盘存储器由光盘片和光盘驱动器构成。目前用于计算机系统的光盘可分为：只读型光盘(CD-ROM)、一次写入型光盘(WORM)和磁光盘(MO)。东方神起成员资料
①只读型光盘CD-ROM。是由生产厂家预先写入数据或程序，出厂后用户只能读取，而不能写入、修改。信息是以一系列O和1存入CD盘的，在盘片上用平坦表面表示0，而用凹坑端部(即凹坑的前沿和后沿)表示l。光盘表面由一个保护涂层覆盖，使使用者无法触摸到数据的凹坑，这有助于盘片不被划伤、印上指纹和粘附其他杂物。CD-ROM有一个数据传输速率的指标，称为倍速。一倍速的数据传输速率是150Kbps，24倍速的数据传输速率
是：
24×150Kbps=3.6MB/s。
usbcleanerCD-ROM的最大特点是存储容量大。一张4.72英寸(120mm)的CD光盘，其容量可达600MB。
②一次写入型光盘WORM。这种光盘可由用户一次写入，多次读出，但必须在专用的光盘刻录机中进行。读盘的速度高于刻录的速度。用一次写入型光盘作计算机外存，因具有更换性而消除了联机存储容量的限制。目前，一次写入型光盘在医疗、金融、法律、旅馆服务以及航空、军事等领域中使用。
③磁光盘MO。磁光盘MO(MagnetoOpticaldisk)是一种具有磁盘性质的可擦写光盘，它的操作完全和硬盘相同，故称磁光盘。这可以反复使用10000次以上，可保存50年以上。但一次投资高，且速度较慢。
除以上介绍的几种外存储器外，微机上还可以使用磁带存储器。
（四）输入设备
输入设备的任务是输入操作者提供的原始信息，并将它变为机器能识别的信息，然后存放在内存中。微型计算机系统中常用的输入设备有键盘、鼠标器、图形扫描仪、数字化仪、条形码输入器。
1.键盘
键盘是计算机最常用的输入设备。用户的各种命令，程序和数据都可以通过键盘输入计算机，使人和计算机直接进行联系，起着人与计算机进行信息交流的桥梁作用。
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目前，微机上常用的键盘有101键和104键。键盘上的键可分为4个区域：①打字键盘区（主键盘区）：包括字母键、数字键、标点符号键、空格键、表格键、大写字母锁定键、换档键、退格键及回车键。
②功能键区：在键盘的最上面一排，包括F1～F12。在不同的系统软件中，这些功能键的作用不相同。它们的功能也可以由用户自行定义。如果结合控制键共同使用，还可以有更多的功能。
③编辑键盘区：位于主键盘区与小键盘区之间，用于编辑文件。
④小键盘区：位于键盘的右边，其排列类同于计算器数字键的顺序，为专门从事数字工作的人员提供了方便。
常用的一些控制键的功能是：
Enter：回车键。所有键盘输入，均在按此键后才被计算机确认。
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