1.6.2 微型计算机的硬件及其功能

尽管各种计算机在性能和用途等方面都有所不同，但是其基本结构都遵循冯·诺依曼体系结构，因此，人们便将符合这种设计的计算机称为冯·诺依曼计算机。

冯·诺依曼体系结构的计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个部分组成，各组成部分的功能和相互关系如图1-15所示。从图1-15可知，计算机工作的核心是控制器、运算器和存储器3个部分，其中，控制器是计算机的指挥中心，它根据程序执行每一条指令，并向存储器、运算器以及输入/输出设备发出控制信号，控制计算机自动地、有条不紊地进行工作；运算器是在控制器的控制下对存储器所提供的数据进行各种算术运算（加、减、乘、除）、逻辑运算（与、或、非）和其他处理（存数、取教等），控制器与运算器构成了中央处理器（CPU），被称为计算机的心脏，是计算机的核心。

1.运算器

运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件。其任务就是对数据和信息进行加工和处理，运算器的性能指标是衡量整个计算机性能的重要指标之一。

2.控制器

根据程序的指令，控制器向各个部件发出控制信息，以达到控制整个计算机系统的目的，因此，控制器是计算机的大脑。

3.存储器

存储器是计算机中的“仓库”，用来存储程序和数据。存储器具备数据的存入和读取两种功能，简称为“读写功能”。

存储器的分类有多种方法，一般把存储器分为内部存储器和外部存储器。内部存储器也称为主存储器，用于存放当前运行程序和程序所用的数据，属于暂时存储；外部存储器也称为辅助存储器，用于存储大容量的数据和程序，属于永久性存储。

CPU可以直接访问计算机内部存储器中的数据，无法直接访问计算机外部存储器中的内容，需要先把外部存储器的数据调入内部存储器，由内部存储器负责与CPU进行数据流通。

常见的内部存储器就是常说的内存条。内存的大小一般用GB来表示，内存容量的大小直接影响计算机的性能。现阶段常见的内存容量有4GB、8GB、16GB等，常见的内存类型为DDR3、DDR4。内存条如图1-16所示。

常见的外部存储器就是常说的硬盘。硬盘的大小一般用TB、GB来表示，硬盘是计算机当中最大的外存，它为计算机数据和程序长期存储提供了空间，如图1-17所示。

4.输入/输出设备

输入设备是计算机重要的人机接口，用于接收用户输入的命令和程序等信息；输出设备用于将计算机处理完的结果以人们可以识别的形式传输，显示出结果。常见的输入设备有键盘、鼠标、传声器；常见的输出设备有显示器、打印机、音箱等。

显示器是计算机硬件系统中最基础的输出设备，用户可以在显示器上直接看到程序运行过程和处理结果。

常见的显示器分为两种。一种是CRT显示器，如图1-18所示。另一种是LCD显示器（液晶显示器），如图1-19所示。常见的显示器尺寸有17in[1]、19in与23in等。

好的显示器应具备辐射低、耗电量低、颜色显示真实、体积小、重量小等优点，同时应该有国家的绿色环保标志。

键盘和鼠标是计算机系统中最基础的输入设备，可以通过鼠标、键盘对软件和程序进行直观的操作，可以向计算机输入数据和发送指令，是计算机必备的硬件，分别如图1-20和图1-21所示。

好的键盘、鼠标应该具备手感好、键位布置合理、灵敏度高、定位准确等特点。

扫描仪是常见的计算机输入设备，它把外部的图形和文字通过光学原理输入到计算机内部，输入文件格式为图片格式，如图1-22所示。常见的扫描仪品牌有松下、惠普、佳能等。

打印机是常见的输出设备，它可以把计算机内的图形和文字输出到计算机外部，便于信息的交流，激光打印机如图1-23所示。常见的打印机分为三类：激光打印机、喷墨打印机和针式打印机。

好的打印机应该具备打印速度快、打印分辨率高、持续打印时间长等特点。常见的品牌有惠普、佳能、爱普生等。

计算机的硬件可以观察到的一般是显示器、键盘、鼠标、主机箱、摄像头、打印机、音箱、耳机等，但计算机的核心却是全部安装在计算机主机箱内部，包括中央处理器（CPU）、主板（Mainboard）、存储器（Memory）、硬盘（SSD盘、HDD盘）、显卡（Graphics Card）、声卡（Sound Card）、光驱（DVD-ROM）、电源（Power）等。

（1）主板（Mainboard）

主板是计算机当中最重要的部件之一，为计算机其他的组件提供各种接口和插槽，在各个组件之间起到协调工作的作用。主板是主机箱内最主要的载体，其他部件只有依赖主板才能发挥作用，如图1-24所示。除此之外，主板还为计算机提供了各种外部设备的接口，如键盘、鼠标接口（PS/2）、显示器接口、USB接口、打印机接口（LPT）、串行接口（COM接口）、网络接口（RJ-45）等外部接口。

（2）中央处理器（CPU）

中央处理器（Central Processing Unit，CPU）主要由运算器（ALU）、控制器（CU）和高速缓存（Cache）三部分组成。它是计算机的核心，负责整个系统的运算和控制功能，起到整体协调、调度的作用，如图1-25所示。运算器主要进行算术运算和逻辑运算；控制器是计算机的指挥中心，向计算机的各个部件发出指令。

（3）显卡（显示适配卡）

显卡是计算机的图形、图像处理专家，同时还负责数字信号和模拟信号的转换，即把CPU传输来的数字信号转换成计算机显示器可以识别的模拟信号，如图1-26所示。常见的显卡插槽有AGP和PCI-e两种规格，后者速度优于前者，是目前的发展趋势。

（4）电源和机箱

电源为计算机各个部件提供电力，是计算机的动力来源，如图1-27所示。安全稳定的电压是计算机工作的第一道防线。电源的选配应选取知名品牌，如长城电源、爱国者电源等。

机箱的主要作用有两个：一个是载体，为计算机其他部件提供安装位置；另一个是保护作用，是计算机其他部件的最外层物理防护。好的机箱应该具备材质好、散热性能佳、结构合理、抗干扰能力强等特点，如图1-28所示。