第2章-计算机硬件概要1.ppt

在探讨计算机硬件的宏伟架构时，我们不可避免地要从其最基本组件讲起。计算机硬件构成了计算机系统的基础，它不仅包括我们日常使用时可见的外部设备，还包括了那些隐藏在计算机内部、运行着各种指令与数据处理的核心组件。 计算机系统的大脑——CPU（中央处理器）是不可不提的核心部件。作为执行指令和处理数据的中心，CPU的性能直接关系到整个系统的运行效率。它内部包含有控制单元、算术逻辑单元以及一些高速缓存，这些部分协调工作，保证了程序的顺利运行。内存，则是临时存储程序和数据的仓库，它的速度决定了数据的读取与写入效率。当我们打开程序或文件时，它们首先被加载到内存中，以便CPU快速访问。 除了CPU和内存，存储器也是计算机硬件的重要组成部分。存储器可以分为内部存储器和外部存储器两大类。内部存储器即内存，而外部存储器，如硬盘、固态硬盘（SSD），则用于长期保存数据。这些设备负责存储操作系统、应用程序以及用户的所有文件。 外部设备，包括输入设备和输出设备，它们负责信息的输入输出。输入设备如键盘、鼠标，将用户的指令转换成计算机可以理解的信号；输出设备如显示器、打印机，将处理结果转换成我们可以看见或触摸的形式呈现出来。这些设备虽然不直接参与数据处理，但对于用户和计算机之间的互动至关重要。 在计算机内部，一切信息都是以二进制的形式存储与处理的。因为二进制只需要两种状态——0和1，这让电子元件如晶体管的使用变得更加简单高效。对于这种基础进制的理解，是深入学习计算机硬件乃至整个计算机科学的前提。八进制和十六进制作为二进制的简化表示，为人们提供了一种更为直观的方式来处理数据。掌握进制转换的方法，无论是将二进制转换为十进制，还是相反的过程，对于编程和理解计算机的工作原理都是不可或缺的。 计算机的工作原理，基于冯·诺依曼体系结构。这一理论架构奠定了现代计算机设计的基础，它强调了程序存储与顺序执行的概念。在这一理论下，计算机按照程序预定的指令进行数据处理，这些指令和数据都被存储在内存中，通过CPU来执行。程序计数器、指令寄存器和指令解码器等组件共同协作，保证了计算机程序可以按照既定的逻辑顺序执行。 为了使计算机能够处理文本信息，字符编码成为了必不可少的技术。ASCII码作为最早的标准字符编码之一，为每个英文字母、数字和其他符号分配了一个7位的二进制数。而对于更为复杂的汉字，国标码（GB2312）为每个汉字分配了两个字节。此外，还有用于计算机内部存储的机内码，用于输入的输入码，以及用于显示的字形码等，它们各有分工，共同作用于汉字处理的全过程。 掌握这些计算机硬件的基础知识，对于用户来说，能够更加有效地使用计算机，解决遇到的技术问题，并提升个人的技术能力。对于计算机专业的学生和从事相关工作的技术人员而言，这些知识则是通往更深层次技术探究的必经之路。只有深入理解了计算机硬件的工作原理和各种编码方式，才能在编程、系统分析以及后续的技术开发中，游刃有余，真正做到知其然更知其所以然。 计算机硬件不仅包括了我们日常接触的物理设备，还包括了支持这些设备正常运作的底层逻辑。它涵盖了从数据存储到处理、再到呈现的整个过程。理解计算机硬件的工作原理，不仅能够帮助我们更好地使用计算机，更能够在技术层面为我们提供持续学习与进步的动力。随着技术的不断进步，计算机硬件也在不断发展和变革，但无论其形态如何变化，其背后的基本原理仍是我们探索和学习的重要基石。