计算机三级辅导:计算机的组成与分类
发布时间：2010/3/17 18:04:14 来源：城市学习网 编辑：moon
计算机的组成与分类
1.计算机的组成
计算机硬件指有形的物理设备，是计算机系统中所有实际物理装置的总称，可以是电子的、电磁的、机电的或光学的元件/装置或者由它们所组成的计算机部件。例如，计算机的处理器芯片、存储器芯片、底板（母板）、各类扩充板卡、机箱、键盘、鼠标器、显示器、打印机、软盘、硬盘等都是计算机的硬件。
计算机软件指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档，其中程序是让计算机硬件完成特定功能的指令序列，数据是程序处理的对象。软件是计算机系统中不可缺少的组成部分。
（1）中心处理器（CPU）
处理器主要由运算器和控制器两部分组成。运算器用来对数据进行各种
算术运算和逻辑运算，它也称为执行单元。控制器是指挥中心，它能解释指令的含义，控制运算器及其他部件的工作，记录内部状态等。另外，为了暂存运算的中间结果，处理器中还包含几十个甚至上百个“寄存器”，用来临时存放正在处理的数据。
大规模集成电路的出现，使得处理器的所有组成部分都能集成在一块半导体芯片上，这样的处理器称为“微处理器”。例如Intel公司的Pentium（奔腾）处理器。
一台计算机中可能包含多个微处理器，它们各有不同的任务。其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中心处理器（Central Processing Unit，CPU），它是任何一台计算机必备的核心部件。
常用的PC机，其CPU仅由一个处理器组成，为了提高计算机的速度，CPU也可以由2个、4个、8个甚至几百个、几千个处理器组成，这种具有多个处理器同时执行程序的计算机系统称为多处理器系统。依靠多个处理器并行地运行程序是实现超高速计算的一个重要方向，称为“并行处理”。
（2）主存储器和辅助存储器
计算机中的存储器分为两大类:主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存是存取速度快而容量相对较小（因容量太大，成本将十分昂贵）的一类存储器，辅存则是存取速度较慢但容量很大的一类存储器。
主存储器也称为内存储器（简称内存），它直接与CPU相连接，是计算机中的工作存储器，当前正在运行的程序与数据都必须存放在主存内。CPU工作时，所执行的指令及操作数都是从主存中取出的，处理的结果也存放在主存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），其存储容量很大，存放着计算机系统中几乎所有的。计算机执行程序和加工处理数据时，辅存中的需要先传送入主存后才能被CPU使用。
（3）输入/输出设备
输入/输出设备简称I/O（Input/Output）设备，这些设备是计算机与外界（人或其他设备，包括另一台计算机）联系和沟通的桥梁，用户通过输入/输出设备与计算机系统互相通信。输入是把送入计算机的过程。输入设备是指用户能向计算机输入的设备。
输出是从计算机送出的过程。输出设备一般是指能从计算机中输出可直接识别的的设备。
由于有机械传动或物理移位等动作过程，相对而言，输入/输出设备是计算机系统中运转速度最慢的部件。
（4）总线
这是所说的总线指的是“系统总线”（也称为“底板总线”），它是CPU、存储器与各类I/O设备控制器之间相互交换的一组公用的信号线。系统总线上有3类信号:数据信号、地址信号和控制信号，负责传输这些信号的线路分别称为数据线、地址线和控制线，协调与治理计算机各部件通过总线传输还需要一个总线控制器。
2.计算机的分类
计算机的分类有两种。一种是按其内部逻辑结构进行分类，如单处理机与多处理机（并行机）、16位机、32位机或64位计算机等。另一种是按计算机的性能和作用进行分类。1989年11月IEEE提出一个分类报告，它根据计算机在处理系统中的地位与作用，考虑到计算机分类的演变过程和可能的发展趋执，把计算机分成6大类。
（1）巨型计算机（Supercomputer）
（2）小巨型机（Mini Supercomputer）
（3）主机（Mainframe）
（4）超级小型计算机（Super Minicomputer）
（5）工作站（Workstation）
（6）个人计算机（Personal Computer）
由于计算机联使用日益广泛，许多计算机应用系统设计成为基于计算机络的客户机/服务器模式（Client/Server）。在这种系统中，巨型机、小巨型机、主机均可作为系统的服务器使用，超级小型机及高档工作站则可用作部门级服务器，个人计算机和低档工作站则用作客户机，它们直接面向用户，通过联共享后台服务器的数据资源和计算机资源。鉴于客户机/服务器系统的盛行，一些计算机厂家专门设计生产了称为“服务器”的一类计算机产品，它们的存储容量大、络通信能力强、可靠性好，运行络操作系统，性能/价格比高。其中有一类是由高档PC机提升而成的，称为PC服务器，很适合中小部门的计算机应用系统使用。
3.微处理器和PC机
微处理器（Microprocessor）简称μP或MP，通常是指以单片大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的处理器。假如把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在单块芯片上，则称之为单片计算机，也叫单片机，它们多半应用于嵌入方式的场合（如智能仪表、智能玩具）。1992年Intel公司研制成Pentium微处理器是PC机世界中最重要的事件。Pentium微处理器与80486完全兼容，它采用0.8μm的BiCMOS工艺，在一个芯片上集成了310万个晶体管，封装在273个引脚的PGA包装内。Pentium微处理器的地址总线为36位，同时也支持64位物理地址空间，数据总线64位，内部有两个定点流水线和一个浮点流水线运算器，采用两个相互独立的可以同时访问的指令和数据超高速缓存，时钟频率可以是120MHz、133MHz、150MHz、166MHz、200MHz，运算速度已超过100MIPS。
近10年来，微处理器和PC机又有了新的发展，例如Intel公司先后推出了Pentium MMX（多能奔腾）、Pentium Pro（高能奔腾）和Pentium II、Pentium III、Pentium IV微处理器，以这些芯片为CPU的PC机，时钟频率更高，处理速度更快，不但能高速处理数值和字符，而且更加适合于三维图形显示、语言识别及视频信号压缩等多媒体处理方面的应用，使PC机的性能又提高到了一个新的水准。
4.PC机的性能参数
测量一台PC机的性能是极为复杂的任务，它与PC机的硬件、软件及处理对象都有密切的关系。从硬件的角度来说，PC机的主要性能参数包括:
（1）CPU字长
（2）CPU速度
（3）主存容量与速度
（4）Cache存储器性能
（5）硬盘存储器性能
（6）系统总线的传输速率
（7）系统的可靠性
