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什么是计算机?计算机的硬件系统组成有哪些?

 

Q:什么是计算机?

A:计算机是一台能存储程序和数据、并能自动执行程序的机器,是一种能对各种数字化信息进行处理的工具。

Q:什么计算机硬件系统的组成部分?

A:计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出五大基本部件组成。

1)运算器:在计算机的功能是执行加、减、乘、除等算术运算,以及与、或、非、移位等逻辑运算。因此,运算器又称算术逻辑部件;

2)控制器:控制器是计算机硬件系统的指挥和控制中心。当系统运行时,由控制器发出各种控制信号,指挥系统的各个部分有条不紊地协调工作。然而,控制器产生控制信号的依据是“机器指令”,通过对一条指令的译码,控制器将产生相应的一组控制信号,并控制计算机完成一组特定的操作。此外,控制器所产生的控制信号还要受时序的控制。

运算器和控制器是计算机的核心,一般称为中央处理单元(central processing uint)CPU。

3)存储器:存放程序和数据。存储器主要由内存(主存)和外存(辅存)之分。

a)  内存空间由存储单元组成,每个单元存放8bit二进制数,称为一个字节。储存单元的数量称为存储容量。内存容量可用MB来衡量。内存主要以半导体存储器为主,为可读写的随机存取存储器(Random access memory,RAM),允许以任意顺序访问,即采取按地址存(写)取(读)的工作方式。内存的全部存储单元按一定的顺序编号,这种编号叫做存储器地址。内存是易失性存储器,即断电后信息不能保存。所以在关机之前,必须将内存有用的信息保存到外存储器中。例如:我们平时编写的文档,如果没有保存,断电后就会丢失,这就是因为它存储在内存中,所以,我们应该及时保存,以防掉电丢失。

 

b)  外存是存放程序和数据的“仓库”,可以长时间地保存大量信息。外存与内存相比容量大得多,但是,外存的访问速度远比内存要慢。所以,计算机的硬件设计都是规定CPU只能从内存取出指令执行,并对内存中的数据进行处理,以确保指令的执行速度。当需要时,系统将外存中的程序或数据成批地传送到内存,或将内存中的数据成批地传送到外存。

c)  ROM(read only memory)是“只读存储器”。只读存储器芯片在出厂时就被植入程序。ROM芯片是非易失性的。“只读”的意思是CPU可以读取存于ROM芯片中的程序,但不能更改里面的内容。ROM芯片通常含有执行特殊任务的计算机指令。例如系统初始化程序、操作系统的引导程序,以及多种硬件驱动程序等。这些程序被固化在ROM中,而ROM芯片也因此称作固件。

             Q:计算机为什么用ROM,而不使用RAM存放这些程序?

             A:因为在打开计算机时,CPU得到电能并开始执行指令,但是由于刚刚开机,RAM中还是空的,并没有任何程序,所以计算机启动时,首先运行ROM中的初始化程序对系统进行检测,然后引导操作系统进入内存,只有在操作系统启动之后,计算机才正式开始工作。

d)  计算机中还有一个称之为CMOS的“小内存”,它保存着计算机当前的配置信息。如日期和时间、硬盘的格式和容量、内存容量等。与RAM不同,CMOS是由电池供电,当电源关闭时不会丢失内容;与ROM不同,CMOS的内容可以被改变,以便反应计算机系统的改变。CMOS中所存储的信息也是计算机调入操作系统之前必须知道的信息。例如:计算机必须知道磁盘上的磁道数和扇区数,以及扇区的大小,否则,就找不到操作系统文件。如果这些信息保存在ROM中,这些信息就不能被修改,因而就不能做磁盘升级或修改日期等信息。所以,计算机必须使用一种灵活的方式来保存这些引导数据,它保存的时间要比RAM场,但是又不像ROM那样不能被修改。

4)输入设备:输入设备接收用户输入的数据(含多媒体数据)、程序或命令,然后它们经设备接口传送到计算机的存储器中。常见的输入输出设备有键盘、鼠标、扫描仪、数字化仪、声音识别设备等。

5)输出设备:输出设备将程序运行结果或存储器中的信息传送到计算机外部,提供给用户。常见的输出设备有:显示器、打印机、绘图仪、音频输出设备等。

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