構成計算機系統的所有物理設備稱為計算機硬件系統，盡管各種計算機在性能、用途和規模上有所不同，但其基本結構都遵循馮·諾依曼體系結構，即計算機硬件系統是由機械、光、電、磁器件構成的具有運算、控制、存儲、輸入和輸出功能的實體部件。
圖1.4 中央處理器
1．中央處理器
中央處理器（Central Processing Unit，CPU）從外表上看是一塊采用超大規模集成電路制成的芯片，如圖1.4所示，它是計算機硬件系統的指揮中心。它包括運算器和控制器兩個部件，其中，運算器的功能是負責計算機的算術運算和邏輯運算；控制器的功能是控制計算機各部分協調工作。
2．存儲器
存儲器的主要功能是存放程序和數據。程序是計算機操作的依據，數據是計算機操作的對象。存儲器分為內存儲器和外存儲器兩類。內存儲器屬于主機的一部分，用來存放系統當前正在執行的數據和程序，屬于臨時存儲器；外存儲器屬于外部設備，用來存放暫時不用的數據和程序，屬于永久存儲器。
圖1.5 內存儲器
（1）內存儲器（Memory）：簡稱內存，也稱主存儲器，按照工作方式可以分為隨機存儲器（Random Access Memory，RAM）和只讀存儲器（ReadOnly Memory，ROM）兩類。
隨機存儲器RAM是一種在計算機正常工作時可以讀/寫的存儲器。一旦斷電，就會丟失數據并且無法恢復。如圖1.5所示。
只讀存儲器ROM是一種只能讀入不能寫入的存儲器。ROM中的存儲信息是在制造時由廠家用專門的設備一次性寫入的，一般用來存放固定的程序和數據，斷電后數據不會丟失。
（2）外存儲器（Storage）：簡稱外存或輔助存儲器。與內存相比，其特點是可以長時間保存數據，存取速度慢，斷電后數據不丟失，不能直接和CPU交換數據，所以也稱為永久性存儲器。常用的外存有硬盤、USB移動存儲設備、光盤等。
硬盤：一般固定在主機箱內，是計算機中容量最大、最重要的外部存儲設備，如圖1.6所示，硬盤是計算機系統的數據存儲中心，計算機運行時使用的程序和數據絕大部分都存儲在硬盤上。
固態硬盤：簡稱固盤。固態硬盤在接口的規范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤完全相同，在產品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致，如圖1.7所示。基于閃存的固態硬盤（SSD）采用FLASH芯片作為存儲介質，這種SSD固態硬盤最大的優點就是可以移動，而且數據保護不受電源控制，能適應于各種環境，適合于個人用戶使用。
移動硬盤：特點是容量大，便攜，使用方便，單位存儲成本低，安全、可靠，兼容性好，讀寫速度快，如圖1.8所示。
U盤：即USB盤，也成為Flash存儲器，是一種新型的移動存儲設備，具有容量大、體積小，存取快捷、攜帶方便，即插即用等許多傳統移動存儲設備無法替代的優點，是目前市場上主流的便攜式移動存儲設備。U盤的容量從幾吉字節到幾十吉字節不等，如圖1.9所示。
圖1.6 硬盤 圖1.7 固態硬盤 圖1.8 移動硬盤 圖1.9 U盤
光盤：20世紀70年代發展起來的一種新型信息存儲設備，主要特點是存儲容量大、信息保存壽命長、環境要求低、工作穩定可靠。
CD-ROM：只能讀出不能寫入的光盤。
刻錄光盤CD-R：只能寫入一次的光盤。
可擦寫光盤CD-RW：可以反復讀寫的光盤。
DVD光盤：代替CD的下一代存儲媒體，大小和普通的CD-ROM相同。
3．輸入設備
輸入/輸出（Input/Output，I/O）設備用于人與計算機之間數據的輸入和輸出。輸入設備用于接受用戶輸入的原始數據和程序，并將它們轉變為計算機可以識別的形式存放到內存中。
（1）鍵盤：標準輸入設備，最基礎的計算機硬件之一。鍵盤造型多為直板，也有許多不同的形狀和類型，如圖1.10所示。
（a）標準直板鍵盤 （b）人體工程學無線鍵盤 （c）筆記本電腦鍵盤
圖1.10 鍵盤
（2）鼠標：也是人機對話的基本輸入設備，是隨著Windows操作系統的出現而出現的計算機輸入設備，現在已經成為標準設備。鼠標的造型如圖1.11所示。
（3）掃描儀：一種通過捕獲圖像并將其轉換成計算機可以顯示、編輯、存儲和輸出的數字化輸入設備。如圖1.12所示。
（4）觸摸屏：一種附加在顯示器上的輔助輸入設備，用戶和主機交互時只需要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏即可，主要應用于公共信息的查詢、領導辦公、工業控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產預售等，如圖1.13所示。
（a）無線鼠標 （b）有線鼠標
圖1.11 鼠標 圖1.12 掃描儀 圖1.13 觸摸屏
（5）攝像頭：用于圖像的輸入，可生成動態圖像或捕捉靜止畫面。攝像頭經常用于視頻對話或視頻會議等應用環境。攝像頭的造型多種多樣，有外置式攝像頭，也有在筆記本電腦屏幕邊緣集成的內置式攝像頭，如圖1.14所示。
（6）麥克風：也稱話筒，用于將聲音信息輸入計算機，實現語音錄入的功能，如圖1.15所示。
a）外置式攝像頭 （b）內置式攝像頭 （a）與耳機連接在一起的麥克風 （b）臺式麥克風
圖1.14 攝像頭 圖1.15 麥克風
4．輸出設備
輸出設備用來將計算機處理之后的結果信息轉換成外界能夠識別和使用的數字、字符、聲音、圖像、圖形等信息形式。常用的輸入設備有顯示器、打印機、耳機/音箱、麥克風、攝像頭等。
（1）顯示器：微型計算機基本的輸出設備。如圖1.16所示。
顯示效果的好壞除了受顯示器技術技能的影響之外，還取決于顯卡的性能。顯卡用來控制計算機的圖形輸出，將計算機系統所需要的顯示信息進行轉換，讓顯示器正確顯示，如圖1.17所示。
圖1.16 液晶顯示器 圖1.17 顯卡
（2）打印機：辦公中常用的標準輸出設備，它的作用是把計算機中的信息打印在紙張或其他介質上，目前常見的打印機有針式（機械式）打印機、激光打印機和噴墨打印機等幾種，如圖1.18所示。
（a）針式（機械式）打印機 （b）激光打印機 （c）噴墨打印機
圖1.18 打印機
（3）耳機/音箱：用于將聲音文件進行還原以輸出聲音信息，如圖1.19所示。聲音輸出設備需要與聲卡聯合使用，聲卡質量的好壞對聲音還原效果有重要影響。
（a）耳機 （b）外置式音箱 （c）筆記本電腦內置式音箱
圖1.19 耳機/音箱
5．主板
主板（Mainboard）是計算機主機中最大的一塊集成電路板，是連接CPU、內存、各種適配器（聲卡、顯卡等）和外設的中心樞紐。如圖1.20所示為主板結構，包括CPU插槽、內存插槽、主板電源插槽、IDE插槽、PCI插槽、PCI-E插槽、外置接口等的位置。
圖1.20 主板的主要結構
CPU插槽是安裝CPU的地方；內存插槽是安裝內存條的地方；電源插槽用于連接主機電源，給主板、鍵盤和所有接口卡（如顯卡、聲卡、網卡等）供電；IDE插槽用于連接IDE硬盤和IDE光驅，需要使用專用的IDE連線，一般主板上都有兩個IDE插槽，分別標注為IDE1和IDE2（也有的主板標注為Primary和Secondary）；PCI（周邊設備互連）插槽是安裝PCI適配卡的地方，一般用于連接聲卡、網卡等；PCI-E（顯卡）插槽為新一代的顯卡專用插槽，專門用于安裝PCI-E顯卡。
主板提供的對外接口也稱背板接口，如圖1.21所示，在移動計算機或更換設備時經常需要將設備正確地連接到機箱的背板接口上。
圖1.21 主板提供的對外接口
VGA接口是計算機最常見的標準視頻輸出接口，常用來連接顯示器或投影儀。
USB接口是最流行、最常見的計算機用戶接口，有很多設備（如U盤、移動硬盤、手機、數碼相機、攝像頭、掃描儀、打印機等）都采用了USB接口，也是很多電子產品的標準充電接口。
PS/2接口是一種比較老的接口標準，專用于PS/2接口的鍵盤和鼠標（現在的鍵盤和鼠標基本上采用USB接口），連接時用顏色區分，鼠標的接口為綠色，鍵盤的接口為紫色。該接口雖然接近淘汰，但現在很多主板上至少還保留一個鍵盤接口。
DVI接口是數字視頻標準接口，用于輸出數字視頻信號（VGA是模擬信號）。
圖1.22 常規有線網卡
RJ-45接口是俗稱的網線接口，用于連接有線模式網絡，接口由網卡提供，網卡是網絡適配器的簡稱。常規的放于臺式機箱內部安裝在主板上的有線網卡形狀如圖1.22所示。HDMI接口是輸出高清視頻+音頻信號的接口，可將計算機中的音視頻信號以很高的清晰度向外輸出（如將計算機中的DVD電影信號傳輸到屏幕更大的液晶電視機上），從而達到極好的欣賞效果。
音頻接口常見的有兩個接口，一個用來連接聲音輸出（耳機或音箱等），另一個用來連接聲音信號輸入（話筒等），音頻接口由聲卡提供。
6．總線
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。總線是一組物理導線，根據總線上傳送的信息不同，總線可以分為數據總線（DataBus，DB）、地址總線（AddressBus，AB）和控制總線（ControlBus，CB）。
地址總線傳送地址信息。地址是識別信息存放位置的編號，內存的每個存儲單元及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向內存和I/O接口傳送地址信息的通道，是從CPU向外傳輸的單向總線。
數據總線傳送系統中的數據或指令。數據總線是雙向總線，它既可以把CPU的數據傳送到內存或I/O接口等其他部件，也可以將其他部件的數據傳送到CPU。數據總線的寬度與CPU的字長有關。
控制總線傳送控制信號。控制總線是CPU向內存和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。
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