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 計算機硬件系統(tǒng)

馮• ‘諾依曼模型決定了計算機由輸人、存儲、運算、控制和輸出五個部分組成。

1.3.1 運算器

運算器（Arithmetic and Logic Unit , ALU ）是計算機處理數(shù)據(jù)形成信息的加工廠，它的主要功能是對二進制數(shù)碼進行算術(shù)運算或邏輯運算。所以，也稱為算術(shù)邏輯部件（Arithmetic and Logic Unit , ALU ）。所謂算術(shù)運算，就是數(shù)的加、減、乘、除以及乘方、開方等數(shù)學(xué)運算。而邏輯運算則是指邏輯變量之間的運算，即通過與、或、非等基本操作對二進制數(shù)進行邏輯判斷。

1.3.2 控制器

控制器（Control Unit , CU）是計算機的心臟，由它指揮全機各個部件自動、協(xié)調(diào)地工作＿控制器的基本功能是根據(jù)指令計數(shù)器中指定的地址從內(nèi)存取出一條指令，對其操作碼進行譯碼，再由操作控制部件有序地控制各部件完成操作碼規(guī)定的功能。

控制器由指令寄存器(Instruction Register,IR)、指令譯碼器（Instruction Deceder ，ID ）、程序計數(shù)器（ProgramCounter , PC ）和操作控制器（Operation Controller , OC)4 個部件組成，

1 ．機器指令

為了讓計算機按照人的意識和思維正確運行，必須設(shè)計一系列計算機可以真正識別和執(zhí)行的語言― 機器指令二機器指令是一個按照一定格式構(gòu)成的二進制代碼串，用來描述一個計算機可以理解并執(zhí)行的基本操作。計算機只能執(zhí)行指令．它被指令所控制。

機器指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成

1）操作碼：指明指令所要完成操作的性質(zhì)和功能。

2) 操作數(shù)：指明操作碼執(zhí)行時的操作對象。操作數(shù)的形式可以是數(shù)據(jù)本身．也可以是存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元地址或寄存器名稱。操作數(shù)又分為源操作數(shù)和目的操作數(shù)，源操作數(shù)指明參加運算的操作數(shù)來源，目的操作數(shù)地址指明保存運算結(jié)果的存儲單元地址或寄存器名稱。

1.3.3存儲器

存儲器（Memory ）是存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。它可以自動完成程序或數(shù)據(jù)的存取，是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備。存儲器分為內(nèi)存（又稱主存）和外存（又稱輔存）兩大類。

1 ．內(nèi)存

存儲器是用來存儲數(shù)據(jù)和程序的“記憶”裝置，相當(dāng)于存放資料的倉庫。計算機中的全部信息，包括數(shù)據(jù)、程序、指令以及運算的中間數(shù)據(jù)和最后的結(jié)果都要存放在存儲器中。存儲器有內(nèi)存儲器和外存儲器兩種。內(nèi)存儲器按功能又可分為隨機存取存儲器（Access Memory，RAM ）和只讀存儲器（Read only Memory，ROM ）。

存儲器的主要性能指標(biāo)有兩個：容量和速度。

2 ．外存

常見的外儲存器有硬盤、U 盤和光盤等。

1.3.4 輸入／輸出設(shè)備

輸人／輸出設(shè)備（Input/ Output devices , I / O 設(shè)備，也稱為外部設(shè)備）是計算機系統(tǒng)不可缺少的組成部分，是計算機與外部世界進行信息交換的中介，是人與計算機聯(lián)系的橋梁。

1 ．輸入設(shè)備

目前常用的輸人設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、觸摸屏、攝像頭、掃描儀、光筆、手寫輸人板、游戲桿、語音輸入裝置等，還有腳踏鼠標(biāo)、手觸輸人傳感等，其姿態(tài)越來越自然，使用越來越方便。

2 ．輸出設(shè)備

輸出設(shè)備是人與計算機交互的部件，除常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機外，還有繪圖儀、影像輸出、語音輸出、磁記錄設(shè)備等。

在選擇和使用顯示器時，應(yīng)了解顯示器的主要特性：

• 像素（Pixel）與點距（Pitch ) ：屏幕上圖像的分辨率或稱清晰度，取決于能在屏幕上獨立顯示點的直徑，這種獨立顯示的點稱作像素，屏幕上兩個像素之間的距離叫點距。它直接影響顯示效果。

•分辨率：每幀的線數(shù)和每線的點數(shù)的乘積〔 整個屏幕上像素的數(shù)目（列x 行））就是顯示器的分辨率，這個乘積數(shù)越大，分辨率就越高二它是衡量顯示器的一個常用指標(biāo)。

•顯存：顯存與系統(tǒng)內(nèi)存一樣，顯存越大，可以儲存的圖像數(shù)據(jù)就越多，支持的分辨率與顏色數(shù)也就越高。以下計算顯存容量與分辨率關(guān)系的公式：

1 ．直接連接

最早的計算機基本上采用直接連接的方式，運算器、存儲器、控制器和外部設(shè)備等組成部件之中的任意兩個組成部件，相互之間基本上都有單獨的連接線路。

2 ．總線結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代計算機普遍采用總線結(jié)構(gòu)。所謂總線（Bus）就是系統(tǒng)部件之間傳送信息的公共通道，各部件由總線連接并通過它傳遞數(shù)據(jù)和控制信號�？偩�一般又分為如下三部分：

1）數(shù)據(jù)總線

2）地址總線

3）控制總線