构成计算机系统的所有物理设备称为计算机硬件系统，尽管各种计算机在性能、用途和规模上有所不同，但其基本结构都遵循冯·诺依曼体系结构，即计算机硬件系统是由机械、光、电、磁器件构成的具有运算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。
图1.4 中央处理器
1．中央处理器
中央处理器（Central Processing Unit，CPU）从外表上看是一块采用超大规模集成电路制成的芯片，如图1.4所示，它是计算机硬件系统的指挥中心。它包括运算器和控制器两个部件，其中，运算器的功能是负责计算机的算术运算和逻辑运算；控制器的功能是控制计算机各部分协调工作。
2．存储器
存储器的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。存储器分为内存储器和外存储器两类。内存储器属于主机的一部分，用来存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器；外存储器属于外部设备，用来存放暂时不用的数据和程序，属于永久存储器。
图1.5 内存储器
（1）内存储器（Memory）：简称内存，也称主存储器，按照工作方式可以分为随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）两类。
随机存储器RAM是一种在计算机正常工作时可以读/写的存储器。一旦断电，就会丢失数据并且无法恢复。如图1.5所示。
只读存储器ROM是一种只能读入不能写入的存储器。ROM中的存储信息是在制造时由厂家用专门的设备一次性写入的，一般用来存放固定的程序和数据，断电后数据不会丢失。
（2）外存储器（Storage）：简称外存或辅助存储器。与内存相比，其特点是可以长时间保存数据，存取速度慢，断电后数据不丢失，不能直接和CPU交换数据，所以也称为永久性存储器。常用的外存有硬盘、USB移动存储设备、光盘等。
硬盘：一般固定在主机箱内，是计算机中容量最大、最重要的外部存储设备，如图1.6所示，硬盘是计算机系统的数据存储中心，计算机运行时使用的程序和数据绝大部分都存储在硬盘上。
固态硬盘：简称固盘。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，如图1.7所示。基于闪存的固态硬盘（SSD）采用FLASH芯片作为存储介质，这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，适合于个人用户使用。
移动硬盘：特点是容量大，便携，使用方便，单位存储成本低，安全、可靠，兼容性好，读写速度快，如图1.8所示。
U盘：即USB盘，也成为Flash存储器，是一种新型的移动存储设备，具有容量大、体积小，存取快捷、携带方便，即插即用等许多传统移动存储设备无法替代的优点，是目前市场上主流的便携式移动存储设备。U盘的容量从几吉字节到几十吉字节不等，如图1.9所示。
图1.6 硬盘 图1.7 固态硬盘 图1.8 移动硬盘 图1.9 U盘
光盘：20世纪70年代发展起来的一种新型信息存储设备，主要特点是存储容量大、信息保存寿命长、环境要求低、工作稳定可靠。
CD-ROM：只能读出不能写入的光盘。
刻录光盘CD-R：只能写入一次的光盘。
可擦写光盘CD-RW：可以反复读写的光盘。
DVD光盘：代替CD的下一代存储媒体，大小和普通的CD-ROM相同。
3．输入设备
输入/输出（Input/Output，I/O）设备用于人与计算机之间数据的输入和输出。输入设备用于接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机可以识别的形式存放到内存中。
（1）键盘：标准输入设备，最基础的计算机硬件之一。键盘造型多为直板，也有许多不同的形状和类型，如图1.10所示。
（a）标准直板键盘 （b）人体工程学无线键盘 （c）笔记本电脑键盘
图1.10 键盘
（2）鼠标：也是人机对话的基本输入设备，是随着Windows操作系统的出现而出现的计算机输入设备，现在已经成为标准设备。鼠标的造型如图1.11所示。
（3）扫描仪：一种通过捕获图像并将其转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。如图1.12所示。
（4）触摸屏：一种附加在显示器上的辅助输入设备，用户和主机交互时只需要用手指轻轻地触碰计算机显示屏即可，主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等，如图1.13所示。
（a）无线鼠标 （b）有线鼠标
图1.11 鼠标 图1.12 扫描仪 图1.13 触摸屏
（5）摄像头：用于图像的输入，可生成动态图像或捕捉静止画面。摄像头经常用于视频对话或视频会议等应用环境。摄像头的造型多种多样，有外置式摄像头，也有在笔记本电脑屏幕边缘集成的内置式摄像头，如图1.14所示。
（6）麦克风：也称话筒，用于将声音信息输入计算机，实现语音录入的功能，如图1.15所示。
a）外置式摄像头 （b）内置式摄像头 （a）与耳机连接在一起的麦克风 （b）台式麦克风
图1.14 摄像头 图1.15 麦克风
4．输出设备
输出设备用来将计算机处理之后的结果信息转换成外界能够识别和使用的数字、字符、声音、图像、图形等信息形式。常用的输入设备有显示器、打印机、耳机/音箱、麦克风、摄像头等。
（1）显示器：微型计算机基本的输出设备。如图1.16所示。
显示效果的好坏除了受显示器技术技能的影响之外，还取决于显卡的性能。显卡用来控制计算机的图形输出，将计算机系统所需要的显示信息进行转换，让显示器正确显示，如图1.17所示。
图1.16 液晶显示器 图1.17 显卡
（2）打印机：办公中常用的标准输出设备，它的作用是把计算机中的信息打印在纸张或其他介质上，目前常见的打印机有针式（机械式）打印机、激光打印机和喷墨打印机等几种，如图1.18所示。
（a）针式（机械式）打印机 （b）激光打印机 （c）喷墨打印机
图1.18 打印机
（3）耳机/音箱：用于将声音文件进行还原以输出声音信息，如图1.19所示。声音输出设备需要与声卡联合使用，声卡质量的好坏对声音还原效果有重要影响。
（a）耳机 （b）外置式音箱 （c）笔记本电脑内置式音箱
图1.19 耳机/音箱
5．主板
主板（Mainboard）是计算机主机中最大的一块集成电路板，是连接CPU、内存、各种适配器（声卡、显卡等）和外设的中心枢纽。如图1.20所示为主板结构，包括CPU插槽、内存插槽、主板电源插槽、IDE插槽、PCI插槽、PCI-E插槽、外置接口等的位置。
图1.20 主板的主要结构
CPU插槽是安装CPU的地方；内存插槽是安装内存条的地方；电源插槽用于连接主机电源，给主板、键盘和所有接口卡（如显卡、声卡、网卡等）供电；IDE插槽用于连接IDE硬盘和IDE光驱，需要使用专用的IDE连线，一般主板上都有两个IDE插槽，分别标注为IDE1和IDE2（也有的主板标注为Primary和Secondary）；PCI（周边设备互连）插槽是安装PCI适配卡的地方，一般用于连接声卡、网卡等；PCI-E（显卡）插槽为新一代的显卡专用插槽，专门用于安装PCI-E显卡。
主板提供的对外接口也称背板接口，如图1.21所示，在移动计算机或更换设备时经常需要将设备正确地连接到机箱的背板接口上。
图1.21 主板提供的对外接口
VGA接口是计算机最常见的标准视频输出接口，常用来连接显示器或投影仪。
USB接口是最流行、最常见的计算机用户接口，有很多设备（如U盘、移动硬盘、手机、数码相机、摄像头、扫描仪、打印机等）都采用了USB接口，也是很多电子产品的标准充电接口。
PS/2接口是一种比较老的接口标准，专用于PS/2接口的键盘和鼠标（现在的键盘和鼠标基本上采用USB接口），连接时用颜色区分，鼠标的接口为绿色，键盘的接口为紫色。该接口虽然接近淘汰，但现在很多主板上至少还保留一个键盘接口。
DVI接口是数字视频标准接口，用于输出数字视频信号（VGA是模拟信号）。
图1.22 常规有线网卡
RJ-45接口是俗称的网线接口，用于连接有线模式网络，接口由网卡提供，网卡是网络适配器的简称。常规的放于台式机箱内部安装在主板上的有线网卡形状如图1.22所示。HDMI接口是输出高清视频+音频信号的接口，可将计算机中的音视频信号以很高的清晰度向外输出（如将计算机中的DVD电影信号传输到屏幕更大的液晶电视机上），从而达到极好的欣赏效果。
音频接口常见的有两个接口，一个用来连接声音输出（耳机或音箱等），另一个用来连接声音信号输入（话筒等），音频接口由声卡提供。
6．总线
计算机总线是一组连接各个部件的公共通信线。计算机中的各个部件是通过总线相连的，因此各个部件间的通信关系变成面向总线的单一关系。总线是一组物理导线，根据总线上传送的信息不同，总线可以分为数据总线（DataBus，DB）、地址总线（AddressBus，AB）和控制总线（ControlBus，CB）。
地址总线传送地址信息。地址是识别信息存放位置的编号，内存的每个存储单元及I/O接口中不同的设备都有各自不同的地址。地址总线是CPU向内存和I/O接口传送地址信息的通道，是从CPU向外传输的单向总线。
数据总线传送系统中的数据或指令。数据总线是双向总线，它既可以把CPU的数据传送到内存或I/O接口等其他部件，也可以将其他部件的数据传送到CPU。数据总线的宽度与CPU的字长有关。
控制总线传送控制信号。控制总线是CPU向内存和I/O接口发出命令信号的通道，又是外界向CPU传送状态信息的通道。
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