计算机硬件

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No. 1

　　计算机硬件computer hardware

定义

　　是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。

构成

　　计算机硬件可以分为主机和外围设备两大部分。主机部分包括中央处理器（cpu），主存储器，高速缓冲存储器，输入/输出控制系统，电源，通风散热设施等成分。外围设备包括输入设备，输出设备和辅助存储器（也成为外存储器）。

核心技术

　　计算机硬件的核心技术是微电子技术和光电子技术。1995年0.35μm设计规则已经成为微电子技术的商用技术，1998年将普遍使用0.25μm设计规则。由此，cpu的集成度已可达单片1000万个晶体管以上，工作频率已经超过600mhz；

发展

　　256mbdram芯片则已成为主流存储器件，中档pc的主存储器的容量已超过32mb。随着微电子技术继续飞速发展，主题的体积越来越小，速度越来越高，容量越来越大功耗越来越低，可靠性越来越高。输入设备和输出设备则朝高性能，多样化，智能化和多媒体方向发展。辅助存储器则继续朝大容量，高速度方向发展。
　　自从计算机诞生以来，硬件在计算机系统成本中一直占主要比重，直到进入80年代才开始发生明显的变化。由于软件在计算机系统中的地位日趋重要，其开发成本也越来越高，从而使得它在计算机系统成本中的比重迅速提高，进入90年代已逐渐与硬件平分秋色。从计算机硬件角度看，主机部分无论从重要性还是从成本看，其主导地位一直保持到70年代中期。后来，作为计算机的“手足”，“感官”和“数据仓库”的外围设备重重要性日益增长，新型高性能品种不断涌现，加上数据库技术的成熟要求越来越大的辅助存储器，从而使得外围设备在硬件成本中的比重越来越大。特别是由于输入设备和输出设备的发展，人同计算机的界面越来越友好。起初人们只能用枯燥的数字，文字同计算机打交道；80年代图形用户接口（gui）技术的成熟将人们带进了“图文并茂”的多媒体时代。人们不再感到计算机只是一部冰冷的机器了。
　　需要指出的是，外围设备中已越来越多地嵌入微处理器和软件进行控制以达到智能化和高性能的目标，另一方面也常常将原属外围设备或外围设备控制器的部分功能直接设计进cpu，以降低成本和改善性能。

构成

　　计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个逻辑部件组成。
　　从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘、显示器、音箱等，这些设备通过接口和连接线与主机相连。
　　运算器能进行加、减、乘、除等基本运算。存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，计算机能区分是数据还是指令。控制器能自动执行指令。操作人员能通过输人、输出设备和主机进行通信。计算机内部采用二进制来表示指令和数据。操作人员将编好的程式和原始数据送人主存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需干预的情况下启动完成逐条取出指令和执行指令的任务。

百科大全

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　　计算机硬件
　　computer hardware
　　计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结构的要求构成的有机整体，称为计算机硬件系统。计算机系统由两个部分组成，一部分是硬件系统，一部分是软件系统。硬件系统是计算机系统快速、可靠、自动工作的基础。计算机硬件就其逻辑功能来说，主要是完成信息变换、信息存储、信息传送和信息处理等功能，它为软件提供具体实现的基础。计算机硬件系统主要由运算器、主存储器、控制器、输入输出设备、辅助存储等功能部件组成（图计算机的功能部件）。
　　运算器它的主要功能是对数据进行算术运算和逻辑运算。操作时，运算器从主存储器取得运算数据，经过指令指定的运算处理，所得运算结果或留在运算器内以备下次运算时使用，或者写入主存储器。整个运算过程是在控制器控制下自动进行的。
　　主存储器主要功能是存储二进制信息。主存储器与运算器、控制器等快速部件直接交换信息。从主存储器中应能快速读出信息，并送到其他功能部件中去，或将其他功能部件处理过的信息快速写入主存储器。
　　控制器控制器的功能主要是按照机器代码程序的要求，控制计算机各功能部件协调一致地动作，即从主存储器取出程序中的指令，并对该指令进行分析和解释，然后向其他功能部件发出执行该指令所需要的各种时序控制信号。然后再从主存储器取出下一条指令执行，如此连续运行下去，直到程序执行完为止。计算机自动工作的过程就是逐条执行程序中指令的过程。控制器与运算器一起构成中央处理器；中央处理器与主存储器一起构成处理机。
　　输入设备它的功能主要是将用户信息（数据、程序等）变换为计算机能识别和处理的信息形式。输入设备种类很多，如纸带阅读机、软磁盘机、汉字输入设备、键盘输入设备等。它们的工作特点是将人工编制的程序和原始数据，在某种媒介物上以二进制编码形式来表现，如纸带上穿孔和不穿孔分别表示“1”和“0”；磁表面上磁化方向不同以区别“1”和“0”等。载有信息的媒介物通过相应的输入设备，将信息变换为电信号为计算机接收，并存入存储器。
　　输出设备它主要是将计算机中二进制信息变换为用户所需要并能识别的信息形式。输出设备种类很多，如打印机、凿孔输出机、汉字输出设备、绘图仪、显示终端等。它们的工作特点与输入设备正好相反，是将计算机中二进制信息经过相应变换，成为用户需要的信息形式，记录在媒介物上或显示出来供用户使用。输出的信息形式多为十进制数字、字符、图形、表格等。
　　辅助存储器它主要是存储主存储器难以容纳、又为程序执行所需要的大量文件信息。它的特点是存储容量很大，存储成本很低，但存取速度较慢。它不能与主存储器交换信息，不能直接与中央处理器交换信息。辅助存储器一般为磁盘机和磁带机等。
　　转换设备转换设备的功能主要是在实时控制系统或过程控制系统中，将模拟量变换为相应的数字量，输入到计算机中；或者将计算机中数字量变换为相应的模拟量，输出到测试或控制对象中。
　　输入-输出控制系统它主要是控制输入、输出设备的工作过程。具体功能是：向输入、输出设备发送动作命令；控制输入输出数据的传送；检测输入输出设备状态等。输入-输出控制系统包括控制输入-输出操作的通道、输入-输出处理机和输入-输出设备控制器等。
　　电源和场地设备作为计算机不可缺少的组成部分，还有计算机电源和计算机通风散热等工作环境保障系统等。此外还有为用户上机作准备工作的一些数据准备设备，如穿复校纸带输入机、键-软磁盘输入机等。
　　计算机硬件性能正向微型化、智能化方向发展。多机系统、分布式处理和计算机网、计算机智能化等，是计算机硬件结构的重要发展方向。计算机硬件与软件日益紧密结合已成为明显趋势。
　　参考书目
　　omas C.Bartee,Digital Computer Fundamentals,4thed.,McGraw-Hill,New York,1977.
　　P.Hayes,Computer Architecture and Or□aniza-tion,McGraw-Hill,New York,1978.
　　　（李勇）

英文解释

: computer hardware