计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个部分组成。其中，运算器和控制器是计算机的核心部件。这两部分合称中央处理器，简称CPU。计算机的性能由CPU品质的高低决定，而CPU的品质主要由主频与字长决定。
001.运算器
1.运算器,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。
2.运算器是衡量整个计算机性能的因素之一，其性能指标包括计算机的字长和运算速度。
①字长:指计算机一次能同时处理的二进制数据的位数。
②运算速度:通常可用每秒钟所能执行加法指令的条数来表示。常用的单位是百万次/秒。
002.控制器
1.控制器负责统一控制计算机，指挥计算机的各个部件自动、协调一致地进行工作。计算机的工作过程就是按照控制器的控制信号，自动有序地执行指令。
2.机器指令是一个按照一定格式构成的二进制代码串，用于描述一个计算机可以理解并执行的基本操作。计算机只能执行命令，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。
003.存储器
1.存储器是计算机系统的记忆设备,可存储程序和数据。存储器主要包含以下几个组成部分:
(1)寄存器:寄存器通常位于CPU内部,用于保存机器指令的操作数,寄存器价格昂贵导致存储空间有限。但由于存取速度非常快，使其不可或缺。
(2)高速缓冲存储器:简称缓存，是存在于内存与CPU之间的一种存储器，容量小但存取速度比内存快得多，缓存的存在有效地解决了内存与 CPU 之间速度不匹配的问题。
(3)内存储器:内存是主板上的存储部件,用来存储当前正在执行的程序和程序所用数据空间，内存容量小，存取速度快，CPU可以直接访问和处理内存储器。
内存储器又分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。RAM既可以进行读操作，也可以进行写操作。但在断电后其中的信息全部消失。ROM中存放的信息只读不写，里面一般存放由计算机制造厂商写入并经固定化处理的系统管理程序。
(4)外存储器:外存的容量一般比较大，而且大部分可以转移，便于在不同计算机之间进行交流。存放外存的程序必须调入内存才能运行，CPU不能直接访问外存。计算机常用的外存有硬盘、光盘、U盘等。外存有速度慢、价格低、容量大等特点。
①硬盘:一个硬盘包含多个盘片，这些盘片被安排在一个同心轴上，每个盘片分上下两个盘面，每个盘面以圆心为中心，在表面上被分为许多同心圆，称为磁道。磁道最外圈编号为0，依次向内圈编号逐渐增大。不同盘片相同编号的磁道(半径相同)所组成的圆柱称为柱面，显然柱面数与每盘面被划分的磁道数相等。
一个硬盘的容量=磁头数(H)x柱面数(C)x每磁道扇区数(S)X每扇区字节数(B)
②光盘:分为两类:一类是只读型光盘;另一类是可记录型光盘。
只读型光盘包括CD-ROM和DVD-ROM等，它们是用一张母盘压制而成的。上面的数据只能被读取不能被写入或修改。其中 CD-R是一次性写入光盘，它只能被写入一次,写完后数据便无法再被改写，但可以被多次读取。CD-RW是可擦写型光盘。
004.输入/输出设备
1.输入设备:输入设备是向计算机输入数据和信息的装置，用于向计算机输入原始数据和处理数据的程序。常用的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置，还有脚踏鼠标、手触输入、传感等。
2.输出设备:输出设备的功能是将各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。输出设备的种类也很多，常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
005.计算机的总线结构
1.总线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。总线分为3种:数据总线(双向)、地址总线(单向)、控制总线。分别用于传送数据信息、地址信息、控制命令信息。
2.数据总线是 CPU 和主存储器、I/O接口之间双向传送数据的通道，通常与CPU的位数相对应。地址总线用于传送地址信息，地址是识别存放信息位置的编号。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。
3.通用串行总线(USB)是连接主机与外部折本的一种串口总线标准，为不同的设备提供统一的连接接口，且支持热插拔。USB2.0 的理论最大传输带宽为480Mbps，而USB30的理论最大传输带宽可达5.0Gbps,新一代的USB31最大传输带宽可高达10Gbps
006.数据的表示
1.计算机中以二进制的形式储存表示数据。
2.定点数分为无符号数和有符号数,表示范围与机器的位数相关。
3.无符号数是指非负整数，机器字节的的全部位数均用来表示数值线连接的大小，相当于数的绝对值。字长为n位的无符号数的表示范围是0~2^n-1
4.带符号数的表示:规定二进制的最高位为符号为，最高位为“0”表息。
示正数，为“1”表示负数。这种在机器中将符号位数码化的数称为机器数。
5.根据符号位和数值位的编码方法不同，机器数有三种表示方法:原码、补码、反码。
6.原码表示:最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，数值跟随其后，并以绝对值的形式给出。
7.反码表示:正数的反码和原码相同。负数的反码是对该数的原码除符号位外的各位取反。一个数的反码的反码还是原码本身。
8.补码表示:正数的补码和原码相同。负数的补码是在该数的反码的最后一位上加1。一个数的补码的补码还是原码本身。
9.定点数还有偏移码表示:不管是正数还是负数，其补码的符号位取反即是偏移码
007. I/O方式
①程序查询方式
程序查询输入/输出(I/O)设备是否准备好。若准备好，则CPU执行I/O操作。否则CPU会一直查询并等待设备准备好后执行1/0操作，CPU大部分时间处于等待状态，系统效率不高。
②程序中断方式
执行程序的过程中，当出现异常或特殊情况时，CPU停止当前程序的运行,转而执行对这些情况进行处理的程序(称为中断服务处理程席),处理结束后，再返回到现行程序的断点处继续运行。
③DMA方式
直接内存存取是I/0设备与主存储器之间由硬件组成的直接数据通路。用于高速 I/O 设备和主存之间的成组数据传送。
④通道方式
通道是一个独立于CPU的专门管理I/O的处理机。进一步减轻了CPU的工作负担,增加了计算机系统的并行工作程度。
【计算机硬件系统相关习题演练】
1.在微型计算机中，控制器的基本功能是(C)
A.实现算术运算
B.存储各种信息
C.控制机器各个部件协调一致工作
D.保持各种控制状态
2.一个完整的计算机系统应当包括(B)
A.计算机与外设 B.硬件系统与软件系统
C.主机，键盘与显示器 D.系统硬件与系统软件
5个合称
3.CPU主要技术性能指标有(A)
A.字长、主频和运算速度
B.可靠性和精度
C.耗电量和效率
D.冷却效率
4.微机中访问速度最快的存储器是(D)
A.CD-ROM B.硬盘 C.U盘 D.内存
5.光盘是一种已广泛使用的外存储器,英文缩写CD-ROM指的是
度 (A)
A.只读型光盘 B.一次写入光盘
C.追记型读写光盘 D.可抹型光盘
6.下列关于磁道的说法中,正确的是(A)
A.盘面上的磁道是一组同心圆
B.由于每一磁道的周长不同，所以每一磁道的存储容量也不同
C.盘面上的磁道是一条阿基米德螺线
D磁道的编号是最内圈为0，并次序由内向外逐渐增大，最外圈的编号最大
7.手写板或鼠标属于(A)
A.输入设备 B.输出设备
C.中央处理器 D.存储器
8.下列设备组中,完全属于输入设备的一组是(C)
A.CD-ROM 驱动器，键盘，显示器
B.绘图仪，键盘，鼠标器
C.键盘，鼠标器，扫描仪
D.打印机，硬盘，条码阅读器
10.计算机硬件主要包括:运算器,控制器,存储器,输入设备和(D)
A.键盘 B.鼠标 C.显示器 D.输出设备
11.计算机系统总线是计算机各部件间传递信息的公共通道，它分(C)
A.数据总线和控制总线
B.地址总线和数据总线
C.数据总线、控制总线和地址总线
D.地址总线和控制总线
12.现代计算机普遍采用总线结构，包括数据总线、地址总线、控制总线，通常与数据总线位数对应相同的部件是(A)
A.CPU B.存储器
C.地址总线 D.控制总线
13.USB30接口的理论最快传输速率为(A)
A.5.0Gbps B.3.0Gbps C.1.0Gbps D.800Mbps
14.I/O方式中的通道是指(B)
A.I/O设备与主存之间的通信方式
B.I/O设备与主存之间由硬件组成的直接数据通路，用于成组数据传送
C.程序运行结果在I/O设备上的输入输出方式
D.在I/0设备上输入输出数据的程序
15.I/O方式中的程序查询方式是指(A)
A.当CPU需要执行I/O操作时，程序将主动查询I/O设备是否准备好
B.在程序执行前系统首先检查该程序运行中所需要的I/O设备是否准备好
C.用程序检查系统中I/0设备的好坏 D.用程序启动I/O设备
16.I/O方式中的程序中断方式是指(C)
A.当出现异常情况时，计算机将停机
B.当出现异常情况时，CPU将终止当前程序的运行
C.当出现异常情况时，CPU暂时停止当前程序的运行，转向执行相应的服务程序
D.当出现异常情况时，计算机将启动I/O设备
本期分享到此结束，记得点下关注，期待下次与您再会！
