1.2.2　計(jì)算機(jī)硬件組成

所謂“硬件”是指看得見摸得著的設(shè)備實(shí)體。由各種電子元器件組成，如常見的CPU、主板、硬盤、內(nèi)存、顯示器、鍵盤以及鼠標(biāo)等，如圖1-3所示。

原始的馮·諾依曼計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)上是以運(yùn)算器為中心的，而發(fā)展到現(xiàn)在，已轉(zhuǎn)向以存儲(chǔ)器為中心了。但是不管哪個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)都是由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的五大部件的主要功能如下：

1.存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是用來存放程序和數(shù)據(jù)的部件，它是一個(gè)記憶裝置，也是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“存儲(chǔ)程序，程序控制”的基礎(chǔ)，如果存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量越大、存取速度越快，那么系統(tǒng)的處理能力也就越強(qiáng)、工作速度也就越高。一個(gè)存儲(chǔ)器很難同時(shí)滿足大容量、高速度的要求，因此常將存儲(chǔ)器分為主存、輔存、高速緩存等三級(jí)存儲(chǔ)器，如圖1-4所示。

主存儲(chǔ)器可由CPU直接訪問，存取速度快但容量較小，一般用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，如內(nèi)存就是常見的主存儲(chǔ)器。

輔助存儲(chǔ)器設(shè)置在主機(jī)外部，它的存儲(chǔ)容量大，價(jià)格較低，但存取速度較慢，一般用來存放暫時(shí)不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，這些程序和數(shù)據(jù)在需要時(shí)可傳送到主存，因此它是主存的補(bǔ)充，如磁盤、光盤都是常見的輔助存儲(chǔ)器。

高速緩沖存儲(chǔ)器又稱為Cache，是為了解決存儲(chǔ)器的存取速度與CPU的存取速度相匹配的問題。Cache的存取速度比主存更快，但容量更小。用來存放當(dāng)前最急需處理的程序和數(shù)據(jù)，以便快速地向CPU提供指令和數(shù)據(jù)。

2.運(yùn)算器

運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行處理和運(yùn)算的部件。運(yùn)算器經(jīng)常進(jìn)行的運(yùn)算是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算的中間結(jié)果暫存在運(yùn)算器內(nèi)。所以運(yùn)算器又稱為算術(shù)邏輯運(yùn)算部件（Arithmetic and Logical Unit，ALU）。

運(yùn)算器的核心是加法器。運(yùn)算器中還有若干個(gè)通用寄存器或累加寄存器，用來暫存操作數(shù)，并存放運(yùn)算結(jié)果。寄存器的存取速度比存儲(chǔ)器的存取速度快得多。

3.控制器

控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心，它的主要功能是控制程序和數(shù)據(jù)的輸入、運(yùn)行以及處理運(yùn)算結(jié)果，使計(jì)算機(jī)的各部件有條不紊地自動(dòng)工作。

控制器從主存中逐條取出指令進(jìn)行分析，根據(jù)指令的不同來安排操作順序，向各部件發(fā)出相應(yīng)的操作信號(hào)，控制它們執(zhí)行指令所規(guī)定的任務(wù)。

4.輸入設(shè)備

輸入設(shè)備的任務(wù)是將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為機(jī)器能識(shí)別的信息形式。按輸入信息的形態(tài)可分為字符輸入、圖形輸入、圖像輸入及語音輸入等。目前，常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。

5.輸出設(shè)備

輸出設(shè)備的任務(wù)是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們熟悉的信息形式。目前最常用的輸出設(shè)備是打印機(jī)和顯示器。

另外，通常將運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器。中央處理器和主存儲(chǔ)器一起組成主機(jī)部分。除去主機(jī)以外的硬件裝置（如輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、輔助存儲(chǔ)器等）稱為外圍設(shè)備。

最終，計(jì)算機(jī)的五大部件在控制器的統(tǒng)一指揮下，有條不紊地自動(dòng)工作。