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　　半個世紀以來，計算機已發展成為一個龐大的家族，盡管各種類型的性能、結構、應用等方面存在著差別，但是它們的基本組成結構卻是相同的。現在我們所使用的計算機硬件系統的結構一直沿用了由美籍著名數學家馮?諾依曼提出的模型，它由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大功能部件組成。

　　隨著信息技術的發展，各種各樣的信息，例如：文字、圖像、聲音等經過編碼處理，都可以變成數據。于是，計算機就能夠實現多媒體信息的處理。

　　各種各樣的信息，通過輸入設備，進入計算機的存儲器，然后送到運算器，運算完畢把結果送到存儲器存儲，后通過輸出設備顯示出來。整個過程由控制器進行控制。

　　計算機系統的基本組成，完整的計算機系統系統包括：硬件系統和軟件系統。硬件系統和軟件系統互相依賴，不可分割，兩個部分又由若干個部件組成。

　　硬件系統是計算機的“軀干”，是物質基礎。而軟件系統則是建立在這個“軀干”上的“靈魂”。

　　計算機硬件系統由五大部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。

　　CPU的內部結構可分為控制單元，邏輯單元和存儲單元（寄存器）三大部分。如果將CPU集成在一塊芯片上作為一個獨立的部件，該部件稱為微處理器（Microprocessor，簡稱MP）。

　　CPU的工作原理就象一個工廠對產品的加工過程：進入工廠的原料(指令)，經過物資分配部門(控制單元)的調度分配，被送往生產線(邏輯運算單元)，生產出成品(處理后的數據)后，再存儲在倉庫(存儲器)中，后等著拿到市場上去賣(交由應用程序使用)。

　　1.運算器：是計算機中進行算術運算和邏輯運算的部件，通常由算術邏輯運算部件（ALU）、累加器及通用寄存器組成。

　　2.控制器：用以控制和協調計算機各部件自動、連續地執行各條指令，通常由指令部件、時序部件及操作控制部件組成。

　　字長表示CPU每次計算數據的能力（二進制的位數）。如80486及Pentium系列的CPU一次可以處理32位二進制數據。

　　主頻也叫時鐘頻率，單位是MHz，用來表示CPU的運算速度。CPU的主頻＝外頻×倍頻系數。很多人以為認為CPU的主頻指的是CPU運行的速度，實際上這個認識是很片面的。CPU的主頻表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度，與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的。當然，主頻和實際的運算速度是有關的，但是目前還沒有一個確定的公式能夠實現兩者之間的數值關系，而且CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標。由于主頻并不直接代表運算速度，所以在一定情況下，很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象。因此主頻僅僅是CPU性能表現的一個方面，而不代表CPU的整體性能。時鐘頻率主要以MHz為單位來度量，通常時鐘頻率越高，其處理速度也越快。目前的主流CPU的時鐘頻率已發展到500MHz以上，甚至高達2GHz（2000MHz）以上。

　　①主存儲器（也稱為內存儲器），屬于主機的一部分。用于存放系統當前正在執行的數據和程序，屬于臨時存儲器。噴涂系統

　　①輔助存儲器（也稱外存儲器），它屬于外部設備。用于存放暫不用的數據和程序，屬于存儲器。

　　一個二進制位（bit）是構成存儲器的小單位。實際上，常將每 8位二進制位組成一個存儲單位，簡稱字節（Byte）。字節是數據存儲的基本單位。為了能存取到指定位置的數據，給每個存儲單元編上一個號碼，該號碼稱為內存地址。

　　度量內存主要性能指標是存儲容量和存取時間。存儲容量是指存儲可容納的二進制信息量，描述存儲容量的基本單位是字節。

　　一個字節由八位二進制數字組成，1byte=8bit。字節是信息存儲中的基本單位。每個英文字母要占一個字節，一個漢字要占兩個字節。 其它常用單位有：

　　3、若干個字節構成一個存儲單元，每一個存儲單元都有一個的編號，稱為“地址”，通過地址對存儲單元進行訪問。

　　4、字（word） 字是一個存儲單元所存儲的內容。常用的固定字長有8位、16位、32位等。

　　5、機器字長 機器字長指一個存儲單元（或一個字）所含有的二進制數的位數，它是衡量計算機精度和運算速度的主要技術指標。機器的功能設計決定了機器的字長。

　　存取時間是指存儲器收到有效地址到在輸出端出現有效數據的時間間隔。通常存取時間用納秒為單位。存取時間愈短，其性能愈好。

　　RAM在計算機工作時，既可從中讀出信息，也可隨時寫入信息，所以， RAM是一種在計算機正常工作時可讀/寫的存儲器。在隨機存儲器中，以任意次序讀寫任意存儲單元所用時間是相同的。目前所有的計算機大都使用半導體隨機存儲器。半導體隨機存儲器是一種集成電路，其中有成千上萬個存儲單元。

　　根據內存器件結構的不同，隨機存儲器又可分為靜態隨機存儲器（Static RAM，簡稱 SARM）和動態隨機存儲器（Dynamic RAM，簡稱 DRAM）兩種。

　　靜態隨機存儲器（SARM）集成度低，價格高。但存取速度快，它常用作高速緩沖存儲器（Cache）。

　　Cache是指工作速度比一般內存快得多的存儲器，它的速度基本上與 CPU速度相匹配，它的位置在 CPU與內存之間 (如下圖所示）。在通常情況下， Cache中保存著內存中部分數據映像。 CPU在讀寫數據時，首先訪問 Cache。如果 Cache含有所需的數據，就不需要訪問內存；如果 Cache中不含有所需的數據，才去訪問內存。設置 Cache的目的，就是為了提高機器運行速度。

　　動態隨機存儲器使用半導體器件中分布電容上有無電荷來表示 “0”和 “1”的，因為保存在分布電容上的電荷會隨著電容器的漏電而逐步消失，所以需要周期性的給電容充電，稱為刷新。這類存儲器集成度高、價格低、存儲速度慢。

　　隨機存儲器存儲當前使用的程序和數據，一旦機器斷電，就會丟失數據，而且無法恢復。因此，用戶在操作計算機過程中應養成隨時存盤的習慣，以免斷電時丟失數據。

　　只讀存儲器（ROM）只能做讀出操作而不能做寫入操作。只讀存儲器中的信息是在制造時用專門的設備一次性寫入的，只讀存儲器用來存放固定不變重復執行的程序，只讀存儲器中的內容是性的，即使關機或斷電也不會消失。

　　目前，有多種形式的只讀存儲器，它們在特定條件下可以擦除，重寫信息，常見的有如下幾種：

　　外存儲器大都采用磁性和光學材料制成。與內存儲器相比，外存儲器的特點是存儲容量大，價格較低，而且在斷電的情況下也可以長期保存信息，所以稱為性存儲器。缺點是存取速度比內存儲器慢（依靠機械轉動選擇數據區域），常見的外存儲器有以下幾種：

　　硬盤：硬盤的特點是可靠性高，存儲容量大，讀寫速度快，對環境要求不高。缺點是不便于攜帶，切工作時應避免振動。

　　光盤：光盤是用光學的方式制成的，光盤盤片上有一層可塑材料。寫入數據時，永高能激光束照射光盤片，可在可塑層上灼出極小的坑，并以有無小坑表示數字 “ 0”和 “ 1”，當數據全部寫入光盤后，再在可塑層上噴涂一層金屬材料，這樣光盤就不能再寫入數據。再讀出數據時，永低能激光束入射光盤，利用盤表面上的小坑和平面處的不同反射來區分 “ 0”和 “ 1”。目前微型計算機中大都配有只讀式光盤（COMPACT DISK READ ONLY MEMORY，簡稱 CD-ROM），每張關盤容量可達 650MB，DVD可達4G,可存放程序，文本，圖象，音樂和電影等各種信息。

　　鍵盤（Keyboard ）、鼠標（Mouse ）、手寫筆、觸摸屏、麥克風 、掃描儀（Scanner ）、條形碼掃描、視 頻輸入設備。

　　o顯示器（Monitor ）：目前主要有 CRT （陰極射線管）顯示器和 LCD 液晶顯示器。

　　o打印機（Printer ）：主要有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機。

　　計算機總線是一組連接各個部件的公共通信線。計算機中的各個部件是通過總線相連的，因此各個部件間的通信關系變成面向總線的單一關系。但是任一瞬間總線上只能出現一個部件發往另一個部件的信息，這意味著總線只能分時使用，而這是需要加以控制的。總線使用權的控制是設計計算機系統時要認真考慮的重要問題。

　　總線是一組物理導線，并非一根。根據總線上傳送的信息不同，分為數據總線DB（Data Bus）、地址總線AB（Address Bus）和控制總線CB（Control Bus）。

　　地址總線傳送地址信息。地址是識別信息存放位置的編號，主存儲器的每個存儲單元及 I/O接口中不同的設備都有各自不同的地址。地址總線是 CPU向主存儲器和 I/O接口傳送地址信息的通道，它是自 CPU向外傳輸的單向總線。 地址總線的位數決定了CPU可直接尋址的內存空間大小，比如8位微機的地址總線位，則其可尋址空間為2^16＝64KB，16位微型機的地址總線MB。一般來說，若地址總線為n位，則可尋址空間為2n字節。

　　數據總線傳送系統中的數據或指令。數據總線是雙向總線，一方面作為 CPU向主存儲器和 I/O接口傳送數據的通道。另一方面，是主存儲器和 I/O接口向 CPU傳送數據的通道，數據總線的寬度與 CPU的字長有關。通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長16位，其數據總線位。需要指出的是，數據的含義是廣義的，它可以是真正的數據，也可以指令代碼或狀態信息，有時甚至是一個控制信息，因此，在實際工作中，數據總線上傳送的并不一定僅僅是真正意義上的數據。

　　控制總線傳送控制信號。控制總線是 CPU向主存儲器和 I/O接口發出命令信號的通道，又是外界向 CPU傳送狀態信息的通道。

　　我們通常用總線寬度和總線頻率來表示總線的特征。總線寬度為一次能并行傳輸的二進制位數，即 32位總線位數據。總線頻率則用來表示總線的速度。

　　硬件主要有:CPU.顯卡.主版.硬盤.光驅.電源.顯示器.機箱.鍵盤.鼠標.內存組成

　　前面我們認識的電腦其實只是電腦的硬件部份（英文名叫hardware），完整的電腦系統應該是硬件和軟件（英文名叫software）的統一，就象錄像機和VCD機，它們本身只是一個塑料和金屬片堆積起來的部件，如果沒有錄像帶和VCD碟片，以及設定在機器內的控制程序，錄像機和VCD機純粹就是一堆廢塑料和金屬片，一點用處都沒有。同樣，沒有運行在硬件基礎之上的各種軟件，電腦也是一堆廢品。

　　因此，在認識了電腦一家人之后，我們花點時間了解一下電腦軟件的相關知識，從而概貌性地掌握電腦工作的基本原理。這對于后面操作系統和應用軟件的學習，會很有幫助。

　　前面我們已經提過，電腦的工作原理跟電視、VCD機差不多，您給它發一些指令，它就會按您的意思執行某項功能。不過，您可知道，這些指令并不是直接發給您要控制的硬件，而是先通過前面提過的輸入設備，如鍵盤、鼠標，接收您的指令，然后再由中央處理器（CPU）來處理這些指令，后才由輸出設備輸出您要的結果。

　　題目很簡單：8+4÷2=？ 首先，我們得用筆將這道題記錄在紙上，記在大腦中，再經過腦神經元的思考，結合我們以前掌握的知識，決定用四則運算規則和九九乘法口訣來處理，先用腦算出4÷2=2這一中間結果，并記錄于紙上，然后再用腦算出8+2=10這一終結果，并記錄于紙上。

　　通過做這一簡單運算題，我們發現一規律：首先通過眼、耳等感覺器官將捕捉的信息輸送到大腦中并存儲起來，然后對這一信息進行加工處理，再由大腦控制人把終結果，以某種方式表達出來。

　　電腦正是模仿人腦進行工作的（這也是“電腦”名稱的來源），其部件如輸入設備、存儲器、運算器、控制器、輸出設備等分別與人腦的各種功能器官對應，以完成信息的輸入、處理、輸出。

　　其中，那些構成電腦的看得見摸得著的東西，如元器件、電路板、零部件等物理實體和物理裝置，叫做電腦硬件。但是，僅有硬件電腦是不能自行工作的，還必須給它配備“思想”--即指揮它如何工作的軟件才能使它成為令我們驚奇的電“腦”。

　　現在，我們總結一下：所有的電腦都是由硬件和軟件兩大部分構成。其中硬件是指構成電腦系統的物理實體和物理裝置，即那些我們看得見也摸得著得東西，一臺完整的電腦一般包括輸入／輸出設備、存儲器、運算器、控制器等。軟件是那些為了運行、管理和維修電腦而人工編制的各種程序的集合。

　　電腦的硬件和軟件是相輔相成的。它們共同構成完整的電腦系統，缺一不可，沒有軟件的電腦等于一堆廢銅爛鐵，無任何功效；同樣，沒有硬件，軟件也就如無源之水，無立足之地。它們只有相互配合，電腦才能正常運行。

　　以前我們只是很簡單的從電腦內部數據信號如何輸入、輸出的角度介紹了電腦的工作原理，在這種情況下，我們很難分辨硬件和軟件的不同作用，下面，我們就從這個角度來看一下電腦的控制流程。首先，我們介紹一下裸機的概念，簡單講，裸機即是電腦硬件的組合，也就是大家平時所說的電腦。

　　一般情況下，我們不能直接操作裸機，必須通過一個叫做基本輸入輸出系統的軟件系統（英文為Basic Input/Output System，簡稱BIOS），才能操作控制裸機，之所以這樣稱呼它，是因為它提供了基本的計算機操作功能，如在屏幕上顯示一點，噴涂系統接收一個鍵盤字符的輸入等。噴涂系統

　　基本輸入輸出系統是非常重要的，幾乎所有電腦功能終都是分解為一個個簡單的基本輸入輸出操作來實現。辟如畫一幅風景，就是由一系列畫不同顏色和亮度點的基本輸入輸出操作來完成。

　　基本輸入輸出系統存放在主板的只讀存儲器（英文為Read Only Memory，簡稱ROM）芯片中，平時不可修改，也沒必要修改，但惡性計算機病毒除外，1999年4月26日席卷全球的CIH病毒就破壞了相當一部份電腦的BIOS系統，弄得大家只好找專家才能修復。

　　在基本輸入輸出系統的外面，才是我們平常念叨的Windows98或Windows2000系統，在電腦界，這些軟件又叫操作系統（Operating System），專門負責管理計算機的各種資源，并提供操作電腦所需的工作界面。有了它們，人們才可以方便自如地使用電腦。

　　顧名思義，應用軟件即是提供某種特定功能的軟件，如現在您使用的《WPS97》、《WORD97》等，它們一般都運行在操作系統之上，由專業人員根據各種需要開發。我們平時見到和使用的絕大部分軟件均為應用軟件，如殺毒軟件，文字處理軟件，學習軟件，游戲軟件，上網軟件等等。 下圖為一套完整的電腦系統示意框圖。
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