2.2　微型计算机硬件系统

2.2.1　微处理器（CPU）

中央处理器简称CPU（Central Processing Unit），它是计算机系统的核心，主要包括运算器和控制器两个部件。如果把计算机比作一个人，那么CPU就是心脏，其重要作用由此可见一斑。CPU的内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，三个部分相互协调，便可以进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。

计算机发生的所有动作都是受CPU控制的。其中运算器主要完成各种算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如逻辑加、逻辑乘和非运算）。

而控制器不具有运算功能，它只是读取各种指令，并对指令进行分析，作出相应的控制。通常，在CPU中还有若干个寄存器，它们可直接参与运算并存储运算的中间结果。

我们常说的CPU都是X86系列及兼容CPU，所谓X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU（i8086）专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC中的CPU——i8088（i8086简化版）使用的也是X86指令，同时计算机中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X87指令，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的PentiumⅢ系列，但为了保证计算机能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。

另外除Intel公司之外，AMD和Cyrix等厂家也相继生产出能使用X86指令集的CPU，由于这些CPU能运行所有的为Intel CPU所开发的各种软件，所以计算机业内人士就将这些CPU列为Intel的CPU兼容产品。由于Intel X86系列及其兼容CPU都使用X86指令集，就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容，如图2-2-1所示。

图2-2-1　Intel酷睿i5

2.2.2　存储器

存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用于存储程序和数据。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存），也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。内存指主板上的存储部件，用于存储当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存储程序和数据，关闭电源或断电，数据会丢失。

1．外部储存器

外部储存器简称外存（也是辅助存储器），是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、移动硬盘、光盘、U盘，如图2-2-2所示。

图2-2-2　硬盘与U盘

2．内部储存器

内部储存器简称内存，内储存器直接与CPU相连接，储存容量较小，但速度快，用来存储当前运行程序的指令和数据，并直接与CPU交换信息。内储存器由许多储存单元组成，每个单元能存储一个二进制数或一条由二进制编码表示的指令。内储存器是由随机储存器和只读储存器构成的，如2-2-3图所示。

图2-2-3　内存条

2.2.3　主板

主板的英文名称为Motherboard，也可以译作母板。从“母”字可以看出，主板在计算机各个配件中的重要性。主板不但是整个计算机系统平台的载体，还负担着系统中各种信息的交流。好的主板可以让计算机更稳定地发挥系统性能，反之，系统则会变得不稳定。

主板的平面是一块PCB印制电路板，分为4层板和6层板。为了节约成本，主板多为4层板：主信号层、接地层、电源层、次信号层；而6层板增加了辅助电源层和中信号层。6层PCB的主板抗电磁干扰能力更强，主板也更加稳定。电路板上面是错落有致的电路布线；另一面则为棱角分明的各个部件：插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后，主板会根据BIOS（基本输入/输出系统）来识别硬件，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能，主板的构成如图2-2-4所示。

图2-2-4　技嘉GA-Z77-HD3主板

2.2.4　输入设备

输入设备是指向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等都属于输入设备。输入设备（Input Device）是人或外部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中，进行存储、处理和输出，常用的输入设备如图2-2-5所示。

图2-2-5　常用的输入设备

2.2.5　输出设备

输出设备（Output Device）是计算机的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等，常用的输出设备如图2-2-6所示。

图2-2-6　常用的输出设备