計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)用教學(xué)2015200431李延平計(jì)算機(jī)的基本概念

什么是計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)能夠完成的基本操作及其主要功能：輸入：接受由輸入設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀等）提供的數(shù)據(jù)。處理：對(duì)數(shù)值、邏輯、字符等各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，按指定的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。輸出：將處理所產(chǎn)生的的結(jié)果等數(shù)據(jù)送到相關(guān)輸出設(shè)備。存儲(chǔ)：存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。主板主板（英語(yǔ)：Motherboard,Mainboard，簡(jiǎn)稱Mobo），又稱主機(jī)板、系統(tǒng)板、邏輯板、母板、底板等，是構(gòu)成復(fù)雜電子系統(tǒng)例如電子計(jì)算機(jī)的中心或者主電路板。典型的主板能提供一系列接合點(diǎn)，供處理器、顯卡、聲效卡、硬盤、存儲(chǔ)器、對(duì)外設(shè)備等設(shè)備接合。它們通常直接插入有關(guān)插槽，或用線路連接。主板上最重要的構(gòu)成組件是芯片組（Chipset）。而芯片組通常由北橋和南橋組成，也有些以單片機(jī)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)其性能。這些芯片組為主板提供一個(gè)通用平臺(tái)供不同設(shè)備連接，控制不同設(shè)備的溝通。它亦包含對(duì)不同擴(kuò)充插槽的支持，例如處理器、PCI、ISA、AGP，和PCIExpress。芯片組亦為主板提供額外功能，例如集成顯核，集成聲效卡（也稱內(nèi)置顯核和內(nèi)置聲卡）。一些高價(jià)主板也集成紅外通訊技術(shù)、藍(lán)牙和802.11（Wi-Fi）等功能。中央處理器中央處理器（CPU，CentralProcessingUnit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（ControlUnit）。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。中央處理器主要包括運(yùn)算器（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，ALU，ArithmeticLogicUnit）和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲(chǔ)器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（Memory）是現(xiàn)代信息技術(shù)中用于保存信息的記憶設(shè)備。其概念很廣，有很多層次，在數(shù)字系統(tǒng)中，只要能保存二進(jìn)制數(shù)據(jù)的都可以是存儲(chǔ)器；在集成電路中，一個(gè)沒(méi)有實(shí)物形式的具有存儲(chǔ)功能的電路也叫存儲(chǔ)器，如RAM、FIFO等；在系統(tǒng)中，具有實(shí)物形式的存儲(chǔ)設(shè)備也叫存儲(chǔ)器，如內(nèi)存條、TF卡等。計(jì)算機(jī)中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器按用途存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）和輔助存儲(chǔ)器（外存）,也有分為外部存儲(chǔ)器和內(nèi)部存儲(chǔ)器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等，能長(zhǎng)期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲(chǔ)部件，用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會(huì)丟失。按照與CPU的接近程度，存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器與外存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)存與外存。內(nèi)存儲(chǔ)器又常稱為主存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱主存），屬于主機(jī)的組成部分；外存儲(chǔ)器又常稱為輔助存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱輔存），屬于外部設(shè)備。CPU不能像訪問(wèn)內(nèi)存那樣，直接訪問(wèn)外存，外存要與CPU或I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，必須通過(guò)內(nèi)存進(jìn)行。在80386以上的高檔微機(jī)中，還配置了高速緩沖存儲(chǔ)器（cache），這時(shí)內(nèi)存包括主存與高速緩存兩部分。對(duì)于低檔微機(jī)，主存即為內(nèi)存。把存儲(chǔ)器分為幾個(gè)層次主要基于下述原因：1、合理解決速度與成本的矛盾，以得到較高的性能價(jià)格比。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器速度快，但價(jià)格高，容量不宜做得很大，因此僅用作與CPU頻繁交流信息的內(nèi)存儲(chǔ)器。磁盤存儲(chǔ)器價(jià)格較便宜，可以把容量做得很大，但存取速度較慢，因此用作存取次數(shù)較少，且需存放大量程序、原始數(shù)據(jù)（許多程序和數(shù)據(jù)是暫時(shí)不參加運(yùn)算的）和運(yùn)行結(jié)果的外存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，僅將與此有關(guān)的程序和原始數(shù)據(jù)從磁盤上調(diào)入容量較小的內(nèi)存，通過(guò)CPU與內(nèi)存進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)處理，然后將最終結(jié)果通過(guò)內(nèi)存再寫入磁盤。這樣的配置價(jià)格適中，綜合存取速度則較快。為解決高速的CPU與速度相對(duì)較慢的主存的矛盾，還可使用高速緩存。它采用速度很快、價(jià)格更高的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器，甚至與微處理器做在一起，存放當(dāng)前使用最頻繁的指令和數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU從內(nèi)存中讀取指令與數(shù)據(jù)時(shí)，將同時(shí)訪問(wèn)高速緩存與主存。如果所需內(nèi)容在高速緩存中，就能立即獲?。蝗鐩](méi)有，再?gòu)闹鞔嬷凶x取。高速緩存中的內(nèi)容是根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)更換的。這樣，通過(guò)增加少量成本即可獲得很高的速度。2、使用磁盤作為外存，不僅價(jià)格便宜，可以把存儲(chǔ)容量做得很大，而且在斷電時(shí)它所存放的信息也不丟失，可以長(zhǎng)久保存，且復(fù)制、攜帶都很方便。輸入設(shè)備輸入設(shè)備：向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備。是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。輸入設(shè)備是用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一。鍵盤，鼠標(biāo)，攝像頭，掃描儀，光筆，手寫輸入板，游戲桿，語(yǔ)音輸入裝置等都屬于輸入設(shè)備。輸入設(shè)備（InputDevice）是人或外部與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的一種裝置，用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)的程序輸入到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)能夠接收各種各樣的數(shù)據(jù)，既可以是數(shù)值型的數(shù)據(jù)，也可以是各種非數(shù)值型的數(shù)據(jù)，如圖形、圖像、聲音等都可以通過(guò)不同類型的輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和輸出。輸出設(shè)備輸出設(shè)備（OutputDevice）是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的終端設(shè)備，用于接收計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的輸出顯示、打印、聲音、控制外圍設(shè)備操作等。也是把各種計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表現(xiàn)出來(lái)。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語(yǔ)音輸出系統(tǒng)、磁記錄設(shè)備等。輸出設(shè)備種類也很多．計(jì)算機(jī)常用的輸出設(shè)備有各種打印機(jī)、鑿孔輸出設(shè)備、顯示設(shè)備和繪圖機(jī)等。打印機(jī)和顯示設(shè)備已成為每臺(tái)計(jì)算機(jī)和大多數(shù)終端所必需的設(shè)備。紙帶鑿孔輸出機(jī)計(jì)算機(jī)用紙帶鑿孔輸出設(shè)備。計(jì)算機(jī)輸出信息用鑿孔紙帶上的小孔表示。這既可將信息長(zhǎng)期保存于紙帶上,又可利用鑿孔紙帶再輸入計(jì)算機(jī)?？ㄆ徔纵敵鰴C(jī)計(jì)算機(jī)用卡片鑿孔輸出設(shè)備。鑿孔卡片閱讀方便，可長(zhǎng)期保存，也可作為計(jì)算機(jī)的輸入。計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)隨著科技的進(jìn)步，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速而又嶄新的時(shí)代，計(jì)算機(jī)已經(jīng)從功能單一、體積較大發(fā)展到了功能復(fù)雜、體積微小、資源網(wǎng)絡(luò)化等。計(jì)算機(jī)的未來(lái)充滿了變數(shù),性能的大幅度提高是不可置疑的，而實(shí)現(xiàn)性能的飛躍卻有多種途徑。不過(guò)性能的大幅提升并不是計(jì)算機(jī)發(fā)展的唯一路線，計(jì)算機(jī)的發(fā)展還應(yīng)當(dāng)變得越來(lái)越人性化，同時(shí)也要注重環(huán)保等等。計(jì)算機(jī)從出現(xiàn)至今，經(jīng)歷了機(jī)器語(yǔ)言、程序語(yǔ)言、簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)和Linux、Macos、