任务实现

一、计算机系统及硬件的识别

计算机是一种由电子器件构成的、具有计算能力和逻辑判断能力以及自动控制和记忆功能的信息处理机器。计算机是由若干相互区别、相互联系和相互作用的要素组成的有机整体。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机系统的组成如图1-1所示。

1.计算机硬件系统

计算机硬件系统是指构成计算机物理结构的电气、电子和机械部件，它是计算机系统的物质基础。1946年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了计算机硬件结构，其主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。

（1）运算器

运算器是计算机对数据进行加工处理的部件，主要进行数值计算、逻辑计算。

（2）控制器

控制器是用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。运算器、控制器统称为中央处理器，简称CPU（central processing unit），如图1-2所示。

（3）存储器

存储器是计算机的存储与记忆的装置，用来存放计算机的数据与程序。通常存储器分为内存储器和外存储器。按存储器的读写功能分为只读存储器（ROM）、随机读写存储器（RAM）。

①内存储器：内存储器简称内存，是微型计算机的记忆中心，如图1-3所示。内存主要用来存放当前计算机运行所需要的程序和数据，其大小直接影响到计算机的运行速度。内存越大，信息交换越快，处理数据的速度越快。

②外存储器：外存储器又称为辅助存储器（简称外存、辅存），是内存的扩充。外存的存储容量大、价格低，但存取速度较慢，一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果，需要时，可成批地与内存储器进行信息交换。外存只能与内存交换信息，不能被计算机系统的其他部件直接访问。常用的外存有硬盘和光盘等，如图1-4和图1-5所示。

（4）输入设备

输入设备是计算机用来接收外界信息的设备。主要功能是把程序、数据和各种信息转换成计算机能识别接收的电信号，按顺序送往计算机内存。常用的输入设备有键盘、鼠标（见图1-6）、扫描仪（见图1-7）等。

（5）输出设备

输出设备是用来输出数据处理结果或其他信息。主要功能是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息按人们需要的形式输出。常用的输出设备有显示器（见图1-8）、打印机（见图1-9）、绘图仪等。

2.计算机的主要性能指标

计算机的性能指标是衡量一个计算机系统优劣的尺度。主要有以下几个重要的性能指标：

（1）字长

字长是指计算机机能直接处理的二进制信息的位数，可分为8位、16位、32位和64位。字长愈长，运算速度就愈快，运算精度愈高，计算机的性能愈强。

（2）内存容量

内存容量是指内存储器中存储单元的数量，表示内存储器所能容纳信息的字节数。计算机程序的执行及数据的处理都要调到内存才能进行，内存容量直接影响到计算机的处理能力。内存容量越大，所能存储的数据和运行的程序就越多，这有利于减少对外存的访问次数，从而提高了程序的运行速度，所以内存容量也是计算机的一个重要性能指标。

（3）存取周期

存取周期是指对内存储器进行一次完整的存取（读/写）操作所用的时间，一般在几到几十纳秒。存取周期越短存取速度就越快，计算机的运算速度就越快。

（4）速度

衡量计算机的速度一般从以下几个方面考虑：

①主频：一般指计算机的时钟频率，它在很大程度上决定了计算机的运算速度。时钟频率越高，计算机的运算速度越快。

②运算速度：指计算机每秒能执行的指令条数，即计算机进行数值运算的快慢程度。单位一般为“条/秒”或“百万条/秒”。

③存取速度：指存储器完成一次读或写操作所需要的时间，时间越短，存取速度越快。存取速度的快慢是决定计算机运算速度的重要因素。