计算机的组成

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-06-01 04:41 153阅读 0赞

本文主要介绍计算机的组成。

计算机是由硬件系统（hardware system）和软件系统（software system）两部分组成的。

传统电脑系统的硬体单元一般可分为输入单元、输出单元、算术逻辑单元、控制单元及记忆单元，其中算术逻辑单元和控制单元合称中央处理单元（Center Processing Unit,CPU)。

# 1 硬件系统 #

## 2.1 电源 ##

电源是电脑中不可缺少的供电设备，它的作用是将220V交流电转换为电脑中使用的5V、12V、3.3V直流电，其性能的好坏，直接影响到其他设备工作的稳定性，进而会影响整机的稳定性。手提电脑在自带锂电池情况下，为手提电脑提供有效电源。

## 2.2 主板 ##

主板是电脑中各个部件工作的一个平台，它把电脑的各个部件紧密连接在一起，各个部件通过主板进行数据传输。也就是说，电脑中重要的“交通枢纽”都在主板上，它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性。

## 2.3 CPU ##

CPU 即中央处理器，是一台计算机的**运算核心和控制核心**。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU 由运算器、控制器、寄存器、高速缓存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。作为整个系统的核心，CPU 也是整个系统最高的执行单元，因此 CPU 已成为决定电脑性能的核心部件，很多用户都以它为标准来判断电脑的档次。

## 2.4 内存 ##

内存又叫**内部存储器**或者是随机存储器（RAM），分为 DDR 内存和 SDRAM 内存（但是 SDRAM 由于容量低，存储速度慢，稳定性差，已经被 DDR 淘汰了）。内存属于电子式存储设备，它由电路板和芯片组成，特点是体积小，速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。 内存有 DDR、DDR II、DDR III 三大类，容量1-64GB。

## 2.5 硬盘 ##

硬盘属于**外部存储器**，机械硬盘由金属磁片制成，而磁片有记忆功能，所以储到磁片上的数据，不论在开机，还是关机，都不会丢失。硬盘容量很大，已达 TB 级，尺寸有3.5、2.5、1.8、1.0英寸等，接口有 IDE、SATA、SCSI 等，SATA 最普遍。移动硬盘是以硬盘为存储介质，强调便携性的存储产品。市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的，而只有很少部分的是以微型硬盘（1.8英寸硬盘等）为基础，但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为基础。因为采用硬盘为存储介质，因此移动硬盘在数据的读写模式与标准 IDE 硬盘是相同的。移动硬盘多采用 USB、IEEE1394 等传输速度较快的接口，可以较高的速度与系统进行数据传输。固态硬盘用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成。固态硬盘在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，但是固态硬盘比机械硬盘速度更快。

## 2.6 声卡 ##

声卡是组成多媒体电脑必不可少的一个硬件设备，其作用是当发出播放命令后，声卡将电脑中的声音数字信号转换成模拟信号送到音箱上发出声音。

## 2.7 显卡 ##

显卡在工作时与显示器配合输出图形、文字，作用是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。

## 2.8 网卡 ##

网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。网卡的作用是充当电脑与网线之间的桥梁，它是用来建立局域网并连接到 Internet 的重要设备之一。

**说明：在整合型主板中常把声卡、显卡、网卡部分或全部集成在主板上。**

## 2.9 调制解调器 ##

英文名为“Modem”，俗称“猫”，即调制解调器，类型有内置式和外置式、有线式和无线式。调制解调器是通过**电话线上网**时必不可少的设备之一。它的作用是将电脑上处理的数字信号转换成电话线传输的模拟信号。随着 ADSL 宽带网的普及，内置式调制解调器逐渐退出了市场。

## 2.10 光驱 ##

英文名为“Optical Disk driver”，电脑用来读写光碟内容的机器，也是在台式机和笔记本便携式电脑里比较常见的一个部件。随着多媒体的应用越来越广泛，使得光驱在计算机诸多配件中已经成为标准配置。光驱可分为CD-ROM驱动器、DVD光驱（DVD-ROM）、康宝（COMBO）和DVD刻录机（DVD-RAM）等。读写的能力和速度也日益提升，4× 16× 32× 40× 48×。

## 2.11 显示器 ##

英文名为“monitor”，显示器有大有小，有薄有厚，品种多样，其作用是把电脑处理完的结果显示出来。它是一个输出设备，是电脑必不可缺少的部件之一。分为 CRT、LCD、LED 三大类，接口有 VGA、DVI 两类。

## 2.12 键盘 ##

英文名为“Keyboard”，分为有线和无线，键盘是主要的人工学输入设备，通常为104或105键，用于把文字、数字等输到电脑上，以及电脑操控。

## 2.13 鼠标 ##

英文名为“Mouse”，当人们移动鼠标时，电脑屏幕上就会有一个箭头指针跟着移动，并可以很准确指到想指的位置，快速地在屏幕上定位，它是人们使用电脑不可缺少的部件之一。 键盘鼠标接口有PS/2和USB两种。硬件的鼠标分为光电和机械两种（机械已被光电淘汰）。

## 2.14 音箱 ##

英文名为“Loud speaker”，通过音频线连接到功率放大器，再通过晶体管把声音放大，输出到喇叭上，从而使喇叭发出电脑的声音。一般的电脑音箱可分为2、2.1 、3 .1、4、4.1、5.1、7.1这几种，音质也各有差异。

## 2.15 打印机 ##

英文名为“Printer”，通过它可以把电脑中的文件打印到纸上，它是重要的输出设备之一。在打印机领域形成了针式打印机、喷墨打印机、激光打印机三足鼎立的主流产品，各自发挥其优点，满足各界用户不同的需求。

## 2.16 视频设备 ##

如摄像头、扫描仪、数码相机、数码摄像机、电视卡等设备，用于处理视频信号。

## 2.17 闪存盘 ##

英文名为“Flash disk”，闪存盘通常也被称作优盘，**U盘**，闪盘，是一个通用串行总线USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，它采用的存储介质为闪存存储介质（Flash Memory）。闪存盘一般包括闪存（Flash Memory）、控制芯片和外壳。闪存盘具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点。闪盘采用流行的USB接口，体积只有大拇指大小，重量约20克，不用驱动器，无需外接电源，即插即用，不同电脑之间进行文件交流，存储容量从1～128GB不等，满足不同的需求。

## 2.18 移动存储卡及读卡器 ##

存储卡是利用闪存（Flash Memory）技术达到存储电子信息的存储器，一般应用在数码相机、掌上电脑、MP3、MP4等小型数码产品中作为存储介质，所以样子小巧，犹如一张卡片，所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用，闪存卡有Smart Media（SM卡）、Compact Flash（CF卡），Multi Media Card（MMC卡），Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（记忆棒），TF卡等多种类型，这些闪存卡虽然外观、规格不同，但是技术原理都是相同的。由于闪存卡本身并不能直接被电脑辨认，读卡器就是一个两者的沟通桥梁。读卡器（Card Reader）可使用很多种存储卡，如 Compact Flash or Smart Media or Microdrive 存储卡等，作为存储卡的信息存取装置。读卡器使用 USB1.1/USB2.0 的传输介面，支持热拔插。与普通USB设备一样，只需插入电脑的USB端口，然后插用存储卡就可以使用了。 按照速度来划分有USB1.1、USB2.0以及USB3.0，按用途来划分，有单一读卡器和多合一读卡器。

# 2 软件系统 #

所谓软件，是指为方便使用计算机和提高使用效率而组织的程序，以及用于开发、使用和维护的有关文档。

软件系统可分为**系统软件**和**应用软件**两大类。

## 2.1 系统软件 ##

系统软件（System software），由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，其主要功能包括：启动计算机，存储、加载和执行应用程序，对文件进行排序、检索，将程序语言翻译成机器语言等。实际上，系统软件可以看作用户与计算机的接口，它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的手段，这些功能主要由**操作系统**完成。此外，**编译系统**和**各种工具软件**也属此类，它们从另一方面辅助用户使用计算机。下面分别介绍它们的功能。

### **2.1.1 操作系统（Operating System，OS）** ###

操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统，由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成，它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件，是系统软件的核心。操作系统是计算机发展中的产物，它的主要目的有两个：一是方便用户使用计算机，是用户和计算机的接口。比如用户键入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能，这就是操作系统帮助的结果；二是统一管理计算机系统的全部资源，合理组织计算机工作流程，以便充分、合理地发挥计算机的效率。

操作系统通常应包括下列五大功能模块：

1. 处理器管理：当多个程序同时运行时，解决处理器（CPU）时间的分配问题；  
2. 作业管理：完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个**作业**。作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面，使其方便地运行自己的作业，并对所有进入系统的作业进行调度和控制，尽可能高效地利用整个系统的资源；  
3. 存储器管理：为各个程序及其使用的数据分配存储空间，并保证它们互不干扰；  
4. 设备管理：根据用户提出使用设备的请求进行设备分配，同时还能随时接收设备的请求（称为中断），如要求输入信息；  
5. 文件管理：主要负责文件的存储、检索、共享和保护，为用户提供文件操作的方便。

操作系统的种类繁多，依其功能和特性分为**分批处理操作系统**、**分时操作系统**和**实时操作系统**等；依同时管理用户数的多少分为**单用户操作系统**和**多用户操作系统**；适合管理计算机网络环境的网络操作系统。

微机操作系统随着微机硬件技术的发展而发展，从简单到复杂。

Microsoft 公司开发的 DOS 是一个单用户单任务系统，而 Windows 操作系统则是一个多户多任务系统，经过十几年的发展，已从 Windows 3.1 发展 Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7和Windows 8 等等，它是当前微机中广泛使用的操作系统之一。

Linux 是一个源码公开的操作系统，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让 Linux 吸收了无数程序员的精华，不断壮大，已被越来越多的用户所采用，是 Windows 操作系统强有力的竞争对手。

### **2.1.2 语言处理系统（翻译程序）** ###

人和计算机交流信息使用的语言称为**计算机语言**或称**程序设计语言**。计算机语言通常分为**机器语言**、**汇编语言**和**高级语言**三类。如果要在计算机上运行高级语言程序，就必须配备程序语言翻译程序（下简称翻译程序）。翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。

翻译的方法有两种：

*  一种称为“**解释**”。早期的 BASIC 源程序的执行都采用这种方式。它调用机器配备的 BASIC “解释程序”，在运行 BASIC 源程序时，逐条把 BASIC 的源程序语句进行解释和执行，它不保留目标程序代码，即不产生可执行文件。这种方式速度较慢，每次运行都要经过“解释”，边解释边执行。
 *  另一种称为“**编译**”，它调用相应语言的编译程序，把源程序变成目标程序（以.OBJ为扩展名），然后再用连接程序，把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。尽管编译的过程复杂一些，但它形成的可执行文件（以.exe为扩展名）可以反复执行，速度较快。运行程序时只要键入可执行程序的文件名，再按 Enter 键即可。

对源程序进行解释和编译任务的程序，分别叫作**解释程序**和**编译程序**。如 FORTRAN、COBOL、PASCAL 和 C 等高级语言，使用时需有相应的编译程序；BASIC、LISP 等高级语言，使用时需用相应的解释程序。

### **2.1.3 服务程序** ###

服务程序能够提供一些常用的服务性功能，它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便，像微机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序均属此类。

### **2.1.4 数据库管理系统** ###

数据库是指按照一定联系存储的数据集合，可为多种应用共享。数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS）则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种操作。数据库系统主要由**数据库（DB）**、**数据库管理系统（DBMS）**以及相应的应用程序组成。数据库系统不但能够存放大量的数据，更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作，以得到所需的信息。这一点是传统的文件柜无法作到的。

数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支。可以说，在今后的计算机应用开发中大都离不开数据库。因此，了解数据库技术，尤其是微机环境下的数据库应用是非常必要的。

## 2.2 应用软件 ##

为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。从其服务对象的角度，又可分为通用软件和专用软件两类。