计算机的基本组成

微型计算机（以下简称微机）作为一个系统，由两大部分组成：硬件系统和软件系统。硬件系统是一些实际物理设备，是程序运行的物质基础，是计算机软件发挥作用的前提，而软件系统则是无需用户干预的各种程序的集合。

计算机系统是一个复杂的系统，为了让用户看得更清楚，我们以结构图的形式来表现，如图1-1所示。

图1-1 微机系统的组成

1.2.1 微机的硬件系统

硬件系统包括计算机的主机和外部设备。具体由五大功能部件组成，即：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。而其中又包括各个零部件，如主板、CPU、硬盘、内存、显示卡、声卡、软盘驱动器、显示器、鼠标、键盘、调制解调器等。为了让用户更多地了解电脑的硬件组成，下面介绍这些配件的基本常识。

1. 运算器

运算器又称算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit），是用来进行算术运算和逻辑运算的部件，是计算机对信息进行加工的场所。

2. 控制器

控制器是计算机系统的指挥中心，由一些时序逻辑元件组成，指挥计算机的各个零部件进行工作。

控制器与运算器结合起来被称为中央处理器CPU（Control Processing Unit）。中央处理器是整个计算机的核心，计算机的运算处理功能主要由它来完成。同时它还控制计算机的其他零部件，从而使计算机的各部件协调工作。可以说中央处理器的性能决定着整个计算机系统的性能。CPU的外形如图1-2所示。

图1-2 CPU的正面和反面

3. 存储器

存储器是具有记忆和暂存功能的部件，是计算机存储信息的仓库。执行程序时，由控制器将程序从存储器中逐条取出，执行指令。

按照存储器与中央处理器的关系，可以把存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）两大类。

◆ 内存储器

内存主要用来存放当前计算机运行时所需要的程序和数据，外形如图1-3所示。目前多采用半导体存储器，其特点是容量小，速度快，但价格较贵。内存的大小是衡量计算机性能的主要指标之一，它根据作用的不同又可分为只读存储器和随机存储器两种。

图1-3 内存条外形图

· 只读存储器（ROM），只能从中读出信息，而不能写入信息。当掉电或死机时，其中的信息仍能保留。

· 随机存储器（RAM），计算机在运行时，系统程序、应用程序以及用户数据都临时存放在RAM中。开机时，系统程序将被装入其中，关机或断电时，其中的信息将随之消失。RAM的配置一般为640KB，它可以扩充到1~64MB。

◆ 外存储器

外存储器用来存放当前计算机运行时不需要的程序和数据，它包括磁盘（硬盘和软盘）、磁带、光盘等。外存的特点是容量大、速度慢，价格较便宜。

软盘驱动器（如图1-4所示）是一种广泛使用的外存储器，有3.5英寸（1英寸=25.4mm）和5.25英寸两种规格，其主要用途是向软盘读写数据，实现数据的携带与交换。我们通常使用的是3.5英寸的软盘（如图1-5所示）。随着计算机的不断升级，软盘的容量已经不能满足存储需要。

图1-4 软盘驱动器             图1-5 软盘

硬盘驱动器由盘片、驱动器和控制器等部分组成，它是计算机中用来存储数据的介质，外形如图1-6所示。和软盘不同的是，硬盘将存储器盘片和驱动器做成一体，即使在断电的情况下硬盘中的信息也不会丢失，因此，我们通常把所使用的文件和程序存放在硬盘中。目前的硬盘容量从几十兆到几十吉不等，其中1兆（M）字节=1024K，1吉（G）=1024M字节。

图1-6 硬盘外形图

光盘驱动器（CD-ROM）用来读写光盘上的数据（外形如图1-7所示），光盘是激光技术在计算机领域中的一种应用，它具有容量大、寿命长、成本低的优点。

图1-7 光盘驱动器

今年来流行的移动存储设备有：活动硬盘，优盘及其它一些专用存储卡。

磁带也是一种外存储器，由于它不常使用，这里就不做介绍。

4. 主板和总线

◆ 主板

主板也称母板，是一台计算机的主体配件，计算机的各个组成部分都是通过一定的方式连接到主板上的，主板结构如图1-8所示。

图1-8 主板

构成主板的部件有：CPU插座、BIOS芯片、高速缓冲存储器（Cache）、扩展槽、芯片组和各种接口等。

· CPU插座：是CPU与主板的接口。

· BIOS芯片：BIOS即基本输入输出系统，作用是检测所有部件、确认它们是否正确运行，并提供有关硬盘读写、显示器显示方式、光标设置等子程序。

· 高速缓冲存储器：用来存储CPU常用的数据和代码，由静态RAM组成。容量在32~256K之间。

· 扩展槽：又称总线插槽，用来安插CPU和外部板卡，如显卡、多功能卡等。

· 芯片组：是主板的主要组成部分，在一定程度上决定主板的性能和级别。

· 各种接口：主板上的主要接口有，IDM接口、第一个串行接口（如连接鼠标）、第二个串行接口COM2（如连接调制解调器）、USB（负责连接某些外部设置，如扫描仪）、并行接口LPT（如连接打印机）。

◆ 总线

总线是系统部件之间传送信息的通道，是计算机中各种信号联线的总称，一般分为三种：数据总线、地址总线和控制总线。

· 数据总线：用于传送数据。

· 地址总线：用于传送CPU发出的地址信息，以便选择需要访问的存储单元或输入/输出接口电路。

· 控制总线：用来传送各种控制信号，包括CPU到存储器或外设接口的控制信号和外设到CPU的各种信号等。

5. 输入设备

输入设备是计算机接受外来信息的设备，人们用它来输入程序、数据和命令。在传送过程中，它先把各种信息转化为计算机所能识别的电信号，然后传入计算机。常用的输入装置有键盘、鼠标器、扫描仪、光笔、条形码读入器等。不同的输入设备其性能差别很大，输入设备与主机通过一个称为“接口电路”的部件相连，实现信息交换。

◆ 键盘

键盘是最常用、最基本的输入设备（如图1-9所示）。用户在使用计算机时，各种命令、数据和程序都可以通过键盘输入到计算机内部。关于键盘的构成与使用，我们将在本章1.6节的指法练习中介绍。

图1-9 键盘

◆ 鼠标

鼠标也是一种重要的输入设置（如图1-10所示）。它是电脑不可缺少的部件之一，特别是在图形环境和视窗环境下，鼠标发挥着键盘不可替代的作用。

鼠标分为机械式和光电式两种，我们通常使用的是机械式鼠标，它通过感知底部的小球移动轨迹与计算机传感信号的。

图1-10 鼠标

◆ 扫描仪

扫描仪是一种将图形、图像、文本从外部环境输入到计算机中是输入设备。如果是文本文件，扫描后还需用文字识别软件（如清华紫光汉字识别系统、尚书汉字识别系统）进行识别、识别后的文字以.TXT文件保存。

◆ 光笔

光笔是专门用来在显示屏幕上作图的输入设备。配合相应的软件和硬件，可以实现在屏幕上作图、改图和图形放大等操作。

◆ 条形码读入器

条形码是一种用线条和线条间的间隔表示数据的条形符号，它具有准确、可靠、灵活、实用等特点。

6. 输出设备

输出设备与输入设备相反，是用来输出结果的部件。输出设备也是由输出装置和输出接口电路两部分组成。通常使用的输出设置有显示器、打印机、声卡、绘图仪、磁带机和磁盘机等。

◆ 显示器和显卡

显示器又称监视器，用于显示数据和画面（外形如图1-11所示），目前使用较多的是15英寸和17英寸的显示器。

图1-11 显示器                    图1-12 显卡

显示控制适配器（又称显卡，如图1-12所示）。显示器有单色显示器和彩色显示器两种。单色显示器用于显示字符和图形，成本低、省电、显示稳定，主要用于低档微机；彩色显示器分为：RGB（红绿蓝）监视器和彩色视频监视器。

显卡用于主板和显示器之间的通信，通常插在扩展槽上。不同的显示器需要使用不同的显卡。由于显示器分为单色显示器和彩色显示器两类，所以显卡也分为两类：单色适配器和彩色适配器。在使用时，CPU首先要将显示的数据传送到显卡的显示缓冲区，然后显卡再将数据传送到显示器上。

◆ 打印机

打印机是计算机的输出设备之一，用来打印程序结果、图形和文字资料等。打印机的种类很多，按照工作方式可分为：点阵打印机、针式打印机、喷墨式打印机、激光打印机等。

衡量打印机的指标是打印的分辨率、打印速度和噪声。常用的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机，针式打印机通过打印机和纸张的物理接触来打印字符图形，而后两种是通过喷射墨粉来印刷字符图形的。

◆ 声卡

声卡是多媒体电脑的重要组成部件，是实现音频与数字信号转换的部件。各种游戏、VCD、音乐效果都通过声卡来体现，声卡外形如图1-13所示。声卡主要用于声音的录制、播放和修改，或者播放CD音乐、乐曲文件等。

◆ 调制解调器

调制解调器（Modem），用来拨号上网，连接Internet。

至于其他输出设备，由于使用不广泛，在这里就不一一详述了。

图1-13 声卡

1.2.2 计算机的软件系统

系统软件是指计算机系统所使用的各种程序以及有关资料的集合，通常分为：系统软件和应用软件。

◆ 系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用的软件开发和运行的系统，是无需用户干预的各种程序的集合，主要功能是调度、监控和维护计算机系统。系统软件主要包括：操作系统、语言处理程序、高级语言系统和各种服务性程序等。

◆ 应用软件

应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用。