1.3 计算机硬件系统
1．3．1输入设备
输入是指利用某种设备将数据转换成计算机可以接受的编码过程，所使用的设备称为输入设备。输入设备的主要作用是把准备好的数据、程序和命令等信息转换为计算机能接受的电信号并送人计算机。常见的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、光笔、条码阅读机、数字化仪、话筒等。
1．键盘
（1）作用：用户的程序、数据以及各种对计算机的命令都可以通过键盘输入。
（2）分类：键盘实际上是组装在一起的一组按键矩阵。当按下一个键时就产生与该键对应的二进制代码，并通过接口送人计算机，同时将按键字符显示在屏幕上。键盘根据按键的数量可分为84键、lOl键、104／105键以及适用于ATX电源的107／108键。目前常用的是104键。
2．鼠标
（1）作用：尤其在窗口操作环境中几乎离不开鼠标，它主要用于程序的操作、菜单的选择、制图等。鼠标形如老鼠，通过移动鼠标可以在屏幕上快速、精确地定位光标。鼠标除了用于光标定位外，还可用来选择菜单、命令和文件等，可减少击键次数，简化操作过程。鼠标已经成为与键盘并列的输入设备。
（2）分类：A：根据其工作原理可将鼠标分为机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标；
B：根据按键次数可分为两键鼠标和三键鼠标。
3．扫描仪
（1）作用：扫描仪是一种光电一体化的高科技产品，它是一种通过光学扫描，将图形、图像或文本输入到计算机中，供计算机存储、处理的设备。
（2）主要性能指标：判断一台扫描仪性能优劣的主要指标是分辨率和分色能力。分辨率是用来衡量扫描仪品质的指标，分辨率越高，扫描出来的图像越清晰，分辨率通常以dpi(Dots per inch)为单位，表示在一英寸长度内取样的点数。如600dpi表示在原稿的每一英寸上扫得600个点。分色能力是一台扫描仪分辨颜色的细腻程度。它以位作为单位，这个数值越大，扫描出的图像色泽越接近于原稿。目前扫描仪一般有24位以上的分色能力。
（3）分类：A：按幅面大小分为台式扫描仪和手持式扫描仪；
B：按图像类型分为灰度扫描仪和彩色扫描仪。
4．数码相机
数码相机是近年出现的摄影输入设备，是一种无胶片相机。数码相机是一种利用感光元件，通过镜头将聚焦的光线转换成数字图像信号的照相机。它所拍出来的底片不是存储在传统的底片上的，而是存储在相机的内存中。将这些存储在数码相机内存中的数字图像信息输入计算机，然后通过图像处理软件可做各种编辑或特殊效果的处理。
1．3．2输出设备
输出设备能将计算机的运算结果转换为能被人或控制设备所能接受和识别的信息。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。显示器是微型计算机系统中最主要的输出设备，属于计算机的基本配置，打印机也是计算机系统中的常用输出设备。
1．显示器
（1）作用：显示器是最主要的输出设备，是人机交互的重要手段，用户通过显示器显示内容能掌握计算机的工作状态。
（2）分类：A：按照工作原理分为有阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)和等离子显示器。
B：显示器按尺寸划分有14英寸、15英寸、17英寸、19英寸和21英寸等，目前以21英寸以上为主流。
（3）主要性能指标：
A：分辨率：分辨率是指显示屏水平方向和垂直方向上划分为多少个可辨识的像素。
B：点距：目前，微机上使用的显示器的像素直径有O．3lmm、O．28ram和O．25mm 等，一般情况下，点距越小分辨率越高，显示质量越好。
C：屏幕的水平扫描频率和垂直扫描频率：水平扫描频率通常用kHz表示，水平扫描频率越高，屏幕的分辨率就越高；垂直扫描频率通常用Hz表示，垂直扫描频率越高，屏幕的闪烁程度就越低。标准的不闪烁画面为75Hz以上。
2．打印机
（1）作用：打印机是计算机的重要输出设备，用于把输出的信息以字符方式或图像方式在打印纸上打印输出。打印机是一种利用色带、墨水或碳粉将计算机上的数据输出的设备；
（2）分类：常见打印机种类有点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机。
（3）特点：A：点阵打印机主要由打印头、运载打印头的小车机构、色带机构、输出纸机构和控制电路等组成。打印头是点阵打印机的核心部分，打印头由若干根钢针组成，通过钢针击打色带，从而在打印纸上打印出字符。根据钢针的数目，点阵打印机可分为9针和24针打印机等。这类打印机速度慢，噪音大，打印质量差，但要打印发票或签收单据时，需要有“复写”功能，就必须依靠点阵打印机，其“复写”功能是喷墨或激光打印机无法取代的。
B：喷墨打印机属于非击打式打印机，其印字头上有数个墨水喷头，每个喷头前都有一个电极，打印时电极会控制墨水喷头的动作将墨点喷打在打印纸上。喷墨打印机价格低，打印速度和打印质量高于点阵式打印机，噪音低，并可输出彩色打印纸。
C：激光打印机是一种页式打印机，由激光扫描系统、电子照相系统和控制系统三大部分组成，其打印原理是将每一行要打印出来的墨点记录在光传导体的滚筒上，筒面经激光照射过的位置吸住碳粉，再将附着碳粉的筒面转印到纸张上，如此即可将数据打印出来。和点阵打印机、喷墨打印机相比，激光打印机具有打印速度更快、打印质量更高以及噪音更低等优点。
1．3．3中央处理器
中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)是计算机的核心部件，是由超大规模集成电路(VLSI)工艺制成的芯片；它又称为微处理器(Micro ProcessingUnit，简称MPU)，它控制了计算机的所有操作。
（1）组成：CPU主要由运算器和控制器组成，它还包含若干寄存器等。
运算器又称为算术逻辑单元(Arithmetic LogicUnit，简称ALU)，其主要功能是完成对数的算术运算和逻辑运算等操作。
控制器负责从存储器中取出指令、分析指令、确定指令类型并对指令进行译码，按时间先后顺序负责向其他各部件发出控制信号，保证各部件协调工作。
寄存器用来存放当前运算所需的各种数据、地址信息、中间结果等内容。
（2）主要性能指标：A：时钟频率：以MHz或GHz表示，通常时钟频率越高；其处理数据的速度相对也越快。CPU时钟频率从过去的466MHz、800MHz、900MHz发展到今天的1 GHz、2GHz、3GHz以上。
B：字长：表示CPU每次处理数据的能力，按字长可分为8位、16位、32位、64位CPU。如Intel 80286型号的CPU每次能处理16位二进制数据，80386和80486型号的CPU每次能处理32位二进制数据，而Pentium III型号的CPU每次能处理64位二进制数据。
（3）CPU大部分使用了美国Intel公司生产的芯片，此外还有美国的AMD等公司的产品。
1．3．4内存储器
（1）作用：用于存放当前运行的程序和程序所需的数据，它和CPU直接相连。
（2）特点：内存一般由半导体材料构成，存取速度快，容量相对较小，价格较贵。
（3）分类：一种叫做随机存取存储器(Random AccessMemory，简称RAM)；另一种叫做只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)。
（4）RAM特点：RAM是一种既可以存入数据，也可以从中读出数据的内存，平时所输入的程序、数据等便是存储在RAM中。但计算机关机或意外断电时，RAM中的数据就会消失，所以RAM只是一个临时存储器。RAM又分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种。
（5）ROM特点：顾名思义，是只能从其中读出数据而不能将数据写入的内存。ROM中的数据关机或断电也不会消失，所以多用来存放永久性的程序或数据。ROM内的数据是在制造时由厂家用专用设备一次写入的，一般用于存放系统程序BIOS和用于微程序控制。随着半导体技术的发展，陆续出现了可编程只读存储器PROM(ProgrammableROM)，PROM只能进行一次写操作，但可以在出厂后，由用户用特殊电子设备进行写入；可擦除的可编程只读存储器EPROM(ErasableProgrammable ROM)，EPROM是可擦除PROM，其中的内容既可读出，也可以写入，但是在一次写操作之前必须用紫外线照射15-20分钟以擦去信息，然后再写人，可以写多次；EEPROM是电可擦除EPROM，可以读出也可写入，能够直接对字节或块进行修改，只不过写操作所需的时间远远大于读操作所需的时间。
（6）容量单位：内存用于存储程序和数据，衡量内存容量大小的单位有位(Bit)、字节(Byte)、KB、MB、GB等，其中位表示一个二进制数据“0”和“l”，然后依次定义其他存储单位。1字节(Byte)=8位(Bits)、1KB=1 024B、lMB=l024KB、1GB=1024MB
1．3．5外存储器
1．作用：外存储器也称辅助存储器，简称外存或辅存，用于存放计算机当前不执行的程序和数据，外存不直接与CPU交换数据，当需要时先将数据调人内存，再通过内存与CPU交换数据，外存与内存交换数据可以成批地进行。
2．分类：外存一般有磁记录设备和光存储设备，常用的外存储器有硬盘、软盘、磁带以及光盘等。
3．软盘
（1）分类：软盘按其尺寸大小可分为5．25英寸和3．5英寸盘，目前常见的是3．5英寸盘。
（2）组成：
·写保护口：对软盘中的数据进行读写保护，缺口打开，表示处于保护状态，只能从软盘上读出数据而不能写入数据；缺口关闭，可以读出数据，也可以写入数据。
·保护套：软盘外壳，用于保护软盘不被磨损和保持清洁。
·中心轴孔：套在软盘驱动器主轴上，使盘片随主轴旋转。
·磁头读写槽：软盘驱动器通过此槽与软盘表面接触，进行数据的读、写操作。
（3）特点：存储容量小，可读可写，短电后数据不丢失，读写速度慢
（4）软磁盘的存储容量计算：
一个软盘片有两个磁面，磁面上有许多同心圆，这些同心圆称为磁道，每个圆周为一个磁道，数据存储在软盘的磁道上，通常软盘的磁道数为40或80，磁道编号由外圈向内圈增大，最外面为O磁道，最大为39或79，即O～39或O～79。将同心圆等分为若干个扇区扇区是磁盘地址的最小单位。一般每个扇区可存储512字节的数据，与主机交换信息是以扇区为单位进行的。
容量=软盘面数×每面磁道数×每磁道扇区数×每扇区内存字节数
例如，一张3．5英寸的双面高密度软盘，每面80个磁道，每磁道18个扇区，
每个扇区存储512字节的数据，所以其存储容量是：存储容量=2×80×18×512=1．44MB
（5）新磁盘的格式化操作：格式化的作用主要是将磁盘分区，给磁道和扇区编号，设置目录表和文件分配表，检查有无坏磁道且给坏磁道标上不可用标记。如果软磁盘已经存储有数据，对其进行格式化时原有数据将被删除。
4．硬盘
（1）组成：由若干个盘片组成，这些盘片置于同一个轴上，盘片的两面均可存储信息，每一面有不同的编号。目前常用的硬盘是将盘片、磁头、电机驱动部件等做成一个不可随意拆卸的整体，并密封起来。
（2）特点：容量大，硬盘防尘性能好、可靠性高、存储的信息比软盘多，存取信息速度比软盘快。目前常见硬盘容量有80G、120G、300G、500G、1T等。
（3）分类：按其接口可分为IDE和SCSI两种硬盘。
5．光盘
常见的光盘存储器有CD-ROM、CD-R、CD-RW和DVD-ROM等。
（1）CD-ROM(compact DiskRead Only Memory，只读型光盘)与ROM类似，光盘中的数据由厂家事先写入，用户只能读取其中的数据而无法修改。光盘上有一条由内向外的螺旋状细槽，细槽中布满了细小的光学坑洞，数据就是存放在这一细槽中，以有无坑洞来代表数字数据“0”和“1”。CD-ROM的特点是存储容量可达640MB，复制方便，成本低。高速光驱只有在读取大量数据时才能发挥其优势。
（2）CD-R(CompactDisk-Recordable，可记录光盘)，用户可以写入数据，但只能写入一次，一旦写入后CD-R就同CD-ROM一样可以反复读取但不能再改写数据。
（3）CD-RW(CompactDisk-Rewritable，可读写光盘)，其功能与磁盘类似，可对其进行多次读／写操作，可以修改已记录信息。
（4）DVD光盘，外观和一般光盘相同。DVD光盘使用高密度存储技术，其存储容量可达4．5GB-8.5GB，数据传输速率也高。
6．闪存
（1）特点：闪存属于非挥发性内存(Non-volatile，即断电数据也能保存)，它具有EEPROM电擦除的特点，还具有功耗低、密度高、体积小、可靠性高、可擦除、可重写、可重复编程等优点。由于是电读写介质，闪存完全不受磁性干扰和影响，这是其与传统磁介质存储器最大的不同；并且闪存具有相对简单的物理内部结构，在发生碰撞时也不易出现数据丢失现象，这也是闪存移动存储产品可靠性的重要表现。
（2）常见闪存产品：除了借由读卡器交换数据的闪存卡，还有设计成USB接口的微型闪存数据盘。
（3）闪存产品容量：从1GB到64GB不等(视闪存种类而定)，体积却只有一张普通电话卡的一半左右。
1．3．6计算机主板
1．主板的组成：由印刷电路板、CPU插座、控制芯片、CMOS只读存储器、各种扩展插槽、键盘插座、各种连接开关以及跳线等组成。
2．主板上的I／O扩充插槽
（1）ISA扩展槽：用来连接符合ISA(IndustryStandard Architecture，工业标准体系结构)接口的接口卡；ISA为计算机上的一种总线结构，分为62线的8位总线及98线的16位总线两种。数据传输率分别为每秒8MB与16MB，无法满足现在高速外围设备的传输需求，因此现在大部分设备已改用PCI或AGP结构。
（2）PCI扩展槽：用来连接符合PCI(PeripheralComponent Interconnect)接口的接口卡。PCI为Intel公司所制定的总线结构。
（3）AGP扩展槽：用来连接符合AGP(AdvancedGraphics Port)接口的接口卡。AGP为Intel公司所提出的显卡总线接口，专为显卡设计。
(4)内存插槽：用来安装内存，目前常见的是168线。
(5)CPU插槽：用来安装CPU。
3.外部设备接口：
主机与外部设备通过外设接口连接，根据外部设备与I／O模块交换数据的方式不同，可把接口分为串行接口和并行接口两种。主机上一般有两个串行接口即COMl和COM2，两个并行接口即LPTl和LPT2以及USB和PS／2接口。外设与主机相连只需插入相关接口即可，如COM2可用于连接Modem，早期打印机连接LPTl，目前的打印机也有采用USB接口的，鼠标有串行口、PS／2及USB接口，只需分别接人相同的主机外设接口即可。键盘一般连接在PS／2接口，也有USB接口键盘。
USB(通用串行总线)是由．Intel公司开发的一种高速总线端口，通过它来连接外部设备，可减少对系统资源的占用。目前常用外设一般都用USB接口。
1．3．7电源与机箱
1.微机电源要求输入220V、50Hz的交流电，经过变压整流稳压后，输出四种直流电，供微机不同部件使用。为了降低电源温度，电源内安装了风扇。
2.计算机的各个主要部件(如主板、光驱、硬盘、软盘驱动器、电源等)均安装在机箱内，而CPU、显示卡等插在主板上。我们平时操作的键盘、鼠标、显示器等均通过接口与主板相连。
1．3．8总线
1．作用：组成计算机的硬件部件有：CPU、主存、辅存、输入／输出设备等，使这些部件能够正常工作，必须要把它们有机地连接起来形成一个系统，在计算机中通过总线将它们连接为一个系统。总线就是系统部件之间传送信息的公共通道，各部件由总线连接并通过总线传递数据和控制信号。
2．分类：微型计算机中总线分为内部总线和系统总线两种，平时所说的总线指的是系统总线。
（1）内部总线通常是指在CPU内部各组成部分之间相互交换信息的总线。
（2）系统总线指的是CPU、主存、I／O接口之间相互交换信息的总线。
3．系统总线的三种形式：有数据总线、地址总线和控制总线三类，分别传递数据、地址和控制信息。
4．常用的系统总线标准：如ISA、EISA、PCI和AGP等。总线体现在硬件上就是在计算机主板上，主板上有插CPU、内存条、显示卡、网卡、声卡、鼠标和键盘等部件的各类扩展槽或接口，现在软盘、硬盘驱动器接口一般直接安装在主板上，软盘驱动器和硬盘驱动器则通过扁缆数据线与主板相连，输入／输出设备则与主板上相应接口连接。
四、本节小结：
本节主要讲授计算机硬件系统的基础知识。
五、布置作业：
1．计算机硬件系统由________和_________组成.
2.计算机硬件系统由____、______、_______、_______和________五个基本组成部分构成.
3．计算机常用的输入设备有________、_______、______等,输出设备有______和________.
4.显示器的主要分类依据是__________,主要性能指标有_______、________、________和________.
5.________打印机适合家用,分辨率最高的打印机是_______,_________打印机适合打印票据.
6.中央处理器英文简称是_______,主要由______、________和_______组成,其性能指标主要有_______和________等.
7.计算机存储系统分为_________和_______两大类.
8.RAM中文全称是_________,特点是_____________,ROM中文全称是_________,特点是_____________.
9.外存储器的特点是___________,主要有_______、________、_________和________.
10.计算机主板的组成主要有________、__________、____________、_________、________、__________等.
11.主板上的常用接口类型有__________、__________、_________和____________等.
12.微型计算机总线分为________和______两类,系统总线的类别分为_____、_______和______,常见的总线标准有________和_________。
