電腦硬體系統

電腦硬體系統

構成電腦的硬體系統通常有"五大件"組成:輸入設備、輸出設備、存儲器、運算器和控製器。

簡介

電腦的硬體是指組成電腦的各種物理設備,也就是我們所看得見、摸得著的實際物理設備。它包括電腦的主機和外部設備。

輸入設備

將資料、程式、文字元號、圖象、聲音等信息輸送到電腦中。常用的輸入設備有鍵盤滑鼠觸摸屏、數位轉換器等。

鍵盤

鍵盤是最常用也是最主要的輸入設備,通過鍵盤,可以將英文字母、數位、標點符號等輸入到電腦中,從而向電腦發出命令、輸入資料等。

鍵盤鍵盤

PCXT/AT時代的鍵盤主要以83鍵為主,並且延續了相當長的一段時間,但隨著視窗系統近幾年的流行已經淘汰。取而代之的是101鍵和104鍵鍵盤,並佔據市場的主流地位,當然其間也曾出現過102鍵、103鍵的鍵盤,但由于推廣不善。都隻是曇花一現。

近半年內緊接著104鍵鍵盤出現的是新興多媒體鍵盤,它在傳統的鍵盤基礎上又增加了不少常用快捷鍵或音量調節裝置,使PC操作進一步簡化,對于收發電子郵件、開啟流覽器軟體、啓動多媒體播放器等都隻需要按一個特殊按鍵即可,同時在外形上也做了重大改善,著重體現了鍵盤的個性化。

起初這類鍵盤多用于品牌機,如HP、聯想等品牌機都率先採用了這類鍵盤,受到廣泛的好評,並曾一度被視為品牌機的特色。隨著時間的推移,漸漸的市場上也出現獨立的具有各種快捷功能的產品單獨出售,並帶有專用的驅動和設定軟體,在兼容機上也能實現個性化的操作。

滑鼠

滑鼠滑鼠

滑鼠 (mouse) 因形似老鼠而得名(中國大陸用語,港台作滑鼠)。"滑鼠"的標準稱呼應該是"滑鼠器",全稱:"橡膠球傳動之光柵輪帶發光二極體及光敏三極體之晶元脈沖信號轉換器"或"紅外線散射之光斑照射粒子帶發光半導體及光電感應器之光源脈沖信號感測器"。

它用來控製顯示器所顯示的指針游標(pointer)。1968年12月9日製成了世界上第一支"滑鼠"。滑鼠的使用是為了使電腦的操作更加簡便,來代替鍵盤那繁瑣的指令。

觸摸屏

觸摸屏(touch screen)是一種覆蓋了一層塑膠的特殊顯示屏,在塑膠層後是互相交叉不可見的紅外線光束。使用者通過手指觸摸顯示屏來選擇選單項。觸摸屏的特點是容易使用。例如自動櫃員機(Automated Teller Machine,簡記為ATM)、信息中心、飯店、百貨商場等場合均可看到觸摸屏的使用。

數位轉換器

數位轉換器(digitizer)是一種用來描繪或拷貝圖畫或照片的設備。把需要拷貝的內容放置在數位化圖形輸入板上,然後通過一個連線電腦的特殊輸入筆描繪這些內容。隨著輸入筆在拷貝內容上的移動,電腦記錄它在數位化圖形輸入板上的位置,當描繪完整個需要拷貝的內容後,圖像能在顯示器上顯示或在印表機上列印或者存儲在電腦系統上以便日後使用。數位轉換器常常用于工程圖紙的設計。

數位轉換器數位轉換器

除此之外的輸入設備,還有遊戲桿光筆數碼相機、數位攝像機、圖像掃瞄器、傳真機條形碼閱讀器、語音輸入設備等。

輸出設備

將電腦的運算結果或者中間結果列印或顯示出來。常用的輸出設備有:顯示器印表機繪圖儀和傳真機等。

顯示器

顯示器(Display)是電腦必備的輸出設備,常用的有陰極射線管顯示器、液晶顯示器等離子顯示器

陰極射線管顯示器(簡稱CRT)由于其製造工藝成熟,性能價格比高,至今佔據顯示器市場的主導地位。隨著液晶顯示器(簡稱LCD)技術的逐步成熟,開始在市場上嶄露頭角。

陰極射線管顯示器可分為字元顯示器圖形顯示器

字元顯示器隻能顯示字元,不能顯示圖形,一般隻有兩種顏色。

圖形顯示器不僅可以顯示字元,而且可以顯示圖形和圖像。圖形是指工程圖,即由點、線、面、體組成的圖形;圖像是指景物圖。不論圖形還是圖像在顯示器上都是由像素(光點)所組成。

顯示器螢幕上的光點是由陰極電子槍發射的電子束打擊熒光粉薄膜而產生的。彩色顯示器的顯像管的螢幕內側是由紅、綠、藍三色磷光點構成的小三角形(像素)發光薄膜。由于接收的電子束強弱不同,像素的三原色發光強弱就不同,就可以產生一個不同亮度和顏色的像素。當電子束從左向右、從上而下地逐行掃描熒光屏,每掃描一遍,就顯示一屏,稱為重新整理一次,隻要兩次重新整理的時間間隔少于0.01s,則人眼在螢幕上看到的就是一個穩定的畫面。

顯示器是通過"顯示接口"及匯流排與主機連線,待顯示的信息(字元或圖形圖像)是從顯示緩沖存儲器(一般為記憶體的一個存儲區,佔16kB)送入顯示器接口的,經顯示器接口的轉換,形成控製電子束位置和強弱的信號。受控的電子束就會在熒光屏上描繪出能夠區分出顏色不同、明暗層次的畫面。顯示器的兩個重要技術指標是:螢幕上光點的多少,即像素的多少,稱為解析度;光點亮度的深淺變化層次,即灰度,可以用顏色來表示。解析度和灰度的級別是衡量圖像質量的標準。

常用的顯示接口卡有多種,如CGA卡、VGA卡、MGA卡等。以VGA(Video Graphics Array)影片圖形顯示接口卡為例,標準VGA顯示卡的解析度為640×480,灰度是16種顏色;增強型VGA顯示卡的解析度是800×600、960×720,灰度可為256種顏色。所有的顯示接口卡隻有配上相應的顯示器和顯示軟體,才能發揮它們的最高性能。

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印表機

印表機(Printer)是電腦最基本的輸出設備之一。它將電腦的處理結果列印在紙上。印表機按印字方式可分為擊打式和非擊打式兩類。擊打式印表機是利用機械動作,將字型通過色帶列印在紙上,根據印出字型的方式又可分為活字式印表機點陣式印表機。活字式印表機是把每一個字刻在打字機構上,可以是球形、菊花瓣形、鼓輪形等各種形狀。點陣式印表機(dot matrix printer)是利用列印鋼針按字元的點陣列印出字元。每一個字元可由m行×n列的點陣組成。一般字元由7×8點陣組成,漢字由24×24點陣組成。點陣式印表機常用列印頭的針數來命名,如9針印表機、24針印表機等。

非擊打式印表機是用各種物理或化學的方法印刷字元的,如靜電感應,電灼、熱敏效應,雷射掃描和噴墨等。其中雷射印表機(Laser Printer)和噴墨式印表機(Inkjet Printer)是目前最流行的兩種印表機,它們都是以點陣的形式組成字元和各種圖形。雷射印表機接收來自CPU的信息,然後進行雷射掃描,將要輸出的信息在磁鼓上形成靜電潛像,並轉換成磁信號,使碳粉吸附到紙上,加熱定影後輸出。噴墨式印表機是將墨水通過精製的噴頭噴到紙面上形成字元和圖形的

繪圖儀

繪圖儀(plotter)能按照人們要求自動繪製圖形的設備。它可將電腦的輸出信息以圖形的形式輸出。主要可繪製各種管理圖表和統計圖、大地測量圖、建築設計圖、電路布線圖、各種機械圖與電腦輔助設計圖等。最常用的是X-Y繪圖儀。現代的繪圖儀已具有智慧型化的功能,它自身帶有微處理器,可以使用繪圖命令,具有直線和字元演算處理以及自檢測等功能。這種繪圖儀一般還可選配多種與電腦連線的標準接口。

繪圖儀是一種輸出圖形的硬拷貝設備。繪圖儀在繪圖軟體的支持下課繪製出復雜、精確的圖形,是各種電腦輔助設計不可缺少的工具。繪圖儀的性能指標主要有繪圖筆數、圖紙尺寸、解析度、接口形式及繪圖語言等。

繪圖儀一般是由驅動電機、插補器、控製電路、繪圖台、筆架、機械傳動等部分組成。繪圖儀除了必要的硬設備之外,還必須配備豐富的繪圖軟體。隻有軟體與硬體結合起來,才能實現自動繪圖。軟體包括基本軟體和套用軟體兩種。

繪圖儀的種類很多,按結構和工作原理可以分為滾筒式和平台式兩大類:①滾筒式繪圖儀。當X向步進電機通過傳動機構驅動滾筒轉動時,鏈輪就帶動圖紙移動,從而實現X方向運動。Y方向的運動,是由Y向步進電機驅動筆架來實現的。這種繪圖儀結構緊湊,繪圖幅面大。但它需要使用兩側有鏈孔的專用繪圖紙。②平台式繪圖儀。繪圖平台上裝有橫梁,筆架裝在橫梁上,繪圖紙固定在平台上。X向步進電機驅動橫梁連同筆架,作X方向運動;Y向步進電機驅動筆架沿著橫梁導軌,作Y方向運動。圖紙在平台上的固定方法有3種,即真空吸附、靜電吸附和磁條壓緊。平台式繪圖儀繪圖精度高,對繪圖紙無特殊要求,套用比較廣泛。

存儲器

存儲器將輸入設備接收到的信息以二進位的資料形式存到存儲器中。存儲器有兩種,分別叫做記憶體儲器和外存儲器。

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記憶體儲器

微型電腦的記憶體儲器是由半導體器件構成的。從使用功能上分,有隨機存儲器 (Random Access Memory,簡稱RAM),又稱讀寫存儲器;唯讀存儲器(Read Only Memory,簡稱為ROM)。

1.隨機存儲器(Random Access Memory)

RAM有以下特點:可以讀出,也可以寫入。讀出時並不損壞原來存儲的內容,隻有寫入時才修改原來所存儲的內容。斷電後,存儲內容立即消失,即具有易失性。

RAM可分為動態(Dynamic RAM)和靜態(Static RAM)兩大類。DRAM的特點是集成度高,主要用于大容量記憶體儲器;SRAM的特點是存取速度快,主要用于高速緩沖存儲器

2.唯讀存儲器(Read Only Memory)

ROM是唯讀存儲器。顧名思義,它的特點是隻能讀出原有的內容,不能由使用者再寫入新內容。原來存儲的內容是採用掩膜技術由廠家一次性寫入的,並永久儲存下來。它一般 用來存放專用的固定的程式和資料。不會因斷電而丟失。

3.CMOS存儲器(Complementary Metal Oxide Semiconductor Memory互補金屬氧化物半導體記憶體)

COMS記憶體是一種隻需要極少電量就能存放資料的晶片。由于耗能極低,CMOS記憶體可以由集成到主機板上的一個小電池供電,這種電池在電腦通電時還能自動充電。因為CMOS晶片可以持續獲得電量,所以即使在關機後,他也能儲存有關電腦系統配置的重要資料。

外存儲器

外存儲器的種類很多,又稱輔助存儲器。外存通常是磁性介質或光碟,像硬碟,軟碟,磁帶,CD等,能長期儲存信息,並且不依賴于電來儲存信息,但是由機械部件帶動,速度與CPU相比就顯得慢的多。

運算器

運算器又稱算術邏輯單元。它是完成電腦對各種算術運算和邏輯運算的裝置,能進行加、減、乘、除等數學運算,也能作比較、判斷、查找、邏輯運算等。

控製器

控製器是電腦指揮和控製其它各部分工作的中心,其工作過程和人的大腦指揮和控製人的各器官一樣。

控製器是電腦的指揮中心,負責決定執行程式的順序,給出執行指令時機器各部件需要的操作控製命令.

由程式計數器、指令暫存器、指令解碼器、時序產生器和操作控製器組成,它是發布命令的"決策機構",即完成協調和指揮整個電腦系統的操作。

主要功能:

從記憶體中取出一條指令,並指出下一條指令在記憶體中位置

對指令進行解碼或測試,並產生相應的操作控製信號,以便啓動規定的動作;

指揮並控製CPU、記憶體和輸入/輸出設備之間資料流動的方向。

控製器根據事先給定的命令發出控製信息,使整個電腦指令執行過程一步一步地進行,是電腦的神經中樞。

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