计算机的组成部分及功能

计算机的组成部分及功能

由运算器，控制器，存储器，输入装置和输出装置五大部件组成计算机，每一部件分别按要求执行特定的基本功能。

⑴运算器或称算术逻辑单元（Arithmetical and Logical Unit）

运算器的主要功能是对数据进行各种运算。这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外，还包括能进行“逻辑判断”的逻辑处理能力，即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。

⑵存储器（Memory unit）

存储器的主要功能是存储程序和各种数据信息，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备，它用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。由于记忆元件只有两种稳定状态，因此在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。

存储器是由成千上万个“存储单元”构成的，每个存储单元存放一定位数（微机上为8位）的二进制数，每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元的地址。“存储单元”是基本的存储单位，不同的存储单元是用不同的地址来区分的，就好像居民区的一条街道上的住户是用不同的门牌号码来区分一样。

计算机采用按地址访问的方式到存储器中存数据和取数据，即在计算机程序中，每当需要访问数据时，要向存储器送去一个地址指出数据的位置，同时发出一个“存放”命令（伴以待存放的数据），或者发出一个“取出”命令。这种按地址存储方式的特点是，只要知道了数据的地址就能直接存取。但也有缺点，即一个数据往往要占用多个存储单元，必须连续存取有关的存储单元才是一个完整的数据。

计算机在计算之前，程序和数据通过输入设备送入存储器，计算机开始工作之后，存储器还要为其它部件提供信息，也要保存中间结果和最终结果。因此，存储器的存数和取数的速度是计算机系统的一个非常重要的性能指标。

⑶控制器（Control Unit）

控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。

控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的结果向计算机其它部分发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令所规定的操作。因此，计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过程，而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的，它是计算机实现“程序控制”的主要部件。

通常把控制器与运算器合称为中央处理器（Central Processing Unit-CPU）。工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造中央处理器，即CPU 芯片。它是计算机的核心部件。它的性能，主要是工作速度和计算精度，对机器的整体性能有全面的影响。

⑷输入设备(Input device)

用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备叫输入设备。输入设备把各种形式的信息，如数字、文字、图像等转换为数字形式的“编码”，即计算机能够识别的用1和0表示的二进制代码(实际上是电信号)，并把它们“输入”（INPUT）到计算机内存储起来。键盘是必备的输入设备、常用的输入设备还有鼠标器、图形输入板、视频摄像机等。

⑸输出设备(Output device)

从计算机输出各类数据的设备叫做输出设备。输出设备把计算机加工处理的结果（仍然是数字形式的编码）变换为人或其它设备所能接收和识别的信息形式如文字、数字、图形、声音、电压等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

通常把输入设备和输出设备合称为I/O设备（输入／输出设备）。

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

a.主板的总线

在计算机科学技术中，人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。计算机总线的种类很多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是将CPU

连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。

b.硬盘的总线

总线可以分为传输数据的数据总线、传输控制信息的控制总线和连接各个芯片地址的地址总线。

一般有SCSI、ATA、SATA等几种。SATA是串行ATA的缩写，为什么要使用串行ATA就要从PATA——并行ATA的缺点说起。我们知道ATA或者说普通IDE硬盘的数据线最初就是40根的排线，这40根线里面有数据线、时钟线、控制线、地线，其中32根数据线是并行传输的（一个时钟周期可以同时传输4个字节的数据），因此对同步性的要求很高。这就是为什么从PATA-66（就是常说的DMA66）接口开始必须使用80根的硬盘数据线，其实增加的这40根全是屏蔽用的地线，而且只在主板一边接地（千万不要接反了，反了的话屏蔽作用大大降低），有了良好的屏蔽硬盘的传输速度才能达到66MB/s、100MB/s和最高的133MB/s。但是在PATA-133之后，并行传输速度已经到了极限，而且PATA的三大缺点暴露无遗：信号线长度无法延长、信号同步性难以保持、5V信号线耗电较大。那为什么SCSI-320接口的数据线能达到320MB/s的高速、

而且线缆可以很长呢？你有没有注意到SCSI的高速数据线是“花线”？这可不是为了好看，那“花”的部分实际上就是一组组的差分信号线两两扭合而成，这成本可不是普通电脑系统愿意承担的。

c.其他的总线

计算机中其他的总线还有：通用串行总线USB（Universal Serial Bus）、IEEE1394、PCI等等。

计算机存储单位一般用B，KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB来表示，它们之间的关系是：

位 bit (比特)(Binary Digits)：存放一位二进制数，即 0 或 1，最小的存储单位。

字节 byte：8个二进制位为一个字节(B)，最常用的单位。

存储单位b与B的区别

上面的换算相信大家已看过了，可说起存储容量单位，大家很自然的会想起自己的硬盘有多GB、内存有多少MB。在上一期有关硬盘容量的介绍中，我们也知道了字节(B)是电脑中表示信息含义的最小单位，通常情况下一个ACSII码就是一个字节的空间来存放。而事实上电脑中还有比字节更小的单位，因为一个字节是由八个二进制位组成的，换一句话说，每个二进制位所占的空间才是电脑中最小的单位，我们把它称为位，也称比特。由此可见，一个字节等于八位。人们之所以把字节称为电脑中表示信息含义的最小单位，是因为一位并不能表示我们现实生活中的一个相对完整的信息。

有的时候，为了简写，我们会把位的单位缩写成b，这个时候大家一定会有疑问了，因为字节的单位我们用B表示，两者不就是一样了吗?其实，字节的表示单位B 是Byte的缩写，位的表示单位b是bit的缩写，1b与1B之间只要大小写不同，那么表示的含义也不同，因为8b才等于1B。

大家可能会有疑问，位它到底有什么用呢？一般来说，我们讲到存储设备时，都是按照字节进行换算，例如1GB=1024MB=1024*1024KB。但是在网络传输之中，数据传输则是按照位进行传输的。这就可以解释为什么自己家里的宽带ADSL是1MB的带宽，但是下载数据却只能在100KB左右徘徊。因为1Mb=1024Kb，由于字节与位之间的关系是八倍，因此将1024Kb除以8就得到128KB。由此可见，实现上网络传输带宽中的

1M只等于电脑中的128KB。这样加上信号的衰减，一般只能保持在100KB左右。

相同的道理，我们的网卡一般都是100M的，但是为什么传输速度达不到这么高呢？因为100Mb，将其除以8得到12.5MB，这就是我们网卡能够达到的最高速度了。相同的道理同样出现在硬盘容量的表达上，这也是为什么硬盘制造商所说的硬盘容量与我们实际看到的容量不同的原因。

解释换算进率