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一个完整的计算机系统，无论是大型机、小型机还是微型机，都是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件是软件运行的基础，软件是硬件功能的扩充和完善，两者相互依存，不可分离。硬件技术的发展会对软件提出新的要求，促进软件的发展；反之，软件的发展又会对硬件提出新的要求。
计算机硬件系统是计算机中各种物理设备的总称。例如，计算机的处理器芯片、存储器芯片、主板、各类扩充板卡、机箱、显示器、键盘鼠标、硬盘、打印机等，它们都是计算机的硬件。
从逻辑上来讲，计算机硬件主要包括中央处理器、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过总线互相连接。计算机硬件逻辑组成的示意图，如图 2-1 所示。CPU、内存储器、总线等构成了计算机的“主机”，输入/输出设备和外存储器等通常称为计算机的“外围设备”，简称“外设”。
图 2-1 计算机硬件的逻辑组成
1．中央处理器（CPU）
负责对输入信息进行各种处理的部件称为“处理器”。现在处理器所有的部件都集成在一块几平方厘米的半导体芯片上，所以也称为“微处理器”。一台计算机中往往有多个处理器，其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”，如图 2-2 所示。它是任何一台计算机都不可缺少的核心组成部件。
图 2-2 Core i7 处理器
2．内存储器和外存储器
存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据，经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器（简称内存或主存）和外存储器（简称外存或辅存）两种。
内存储器和外存储器相比，具有如下的特点。
内存储器存取速度快、容量相对小，价格相对高；可直接与CPU相连接（CPU可直接访问）；具有易失性的特点，用于临时存放CPU正在运行的程序、正被处理的数据以及产生的结果数据；存储介质是半导体芯片。
外存储器存取速度慢、容量相对大，价格相对低；不直接与CPU相连接（CPU不能直接访问，其中存储的程序及相关的数据必须先送入内存，才能被CPU使用）；具有非易失性的特点，用于长期存放各类信息；存储介质是磁盘、光盘、磁带等。
3．输入设备
负责将信息送入计算机内部的设备称为“输入设备”。输入设备按照输入信息的类型可划分为：数字和文字输入设备（键盘、写字板等）；位置和命令输入设备（鼠标器、触摸屏等）；图形输入设备（扫描仪、数码相机等）；声音输入设备（话筒、MIDI演奏器等）；视频输入设备（摄像机）；温度、压力输入设备（温度、压力传感器）。
4．输出设备
负责将信息送出到计算机外部的设备称为“输出设备”。显示器、打印机、绘图仪等都是输出文字和图形的设备，音箱是输出语音和音乐的设备。
5．总线
总线（bus）是将计算机各个部件联系起来的一组公共信号线。采用总线结构的形式，具有系统结构简单、系统扩展及更新容易、可靠性高等优点，但由于必须在部件之间采用分时传送数据，因而降低了系统的工作速度。计算机的系统结构中，连接各个部件之间的总线称为系统总线。系统总线根据传送信号类型可以分为数据总线、地址总线和控制总线三种。
（1）数据总线。数据总线用于传送数据信息。它既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其他部件，也可以将其他部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是计算机的一个重要的指标，通常与微处理器的字长一致。例如Intel 8086 微处理器字长为 16 位，其数据总线宽度也是 16 位。
（2）地址总线。地址总线是专门用来传送地址的，与数据总线传输数据方式不同，地址总线传输的地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，比如地址总线为 16 位，则可最大寻址空间为 2 16 =64KB，20 位的地址总线，其可寻址空间为 2 20 =1MB。一般来说，若地址总线为 n 位，则可寻址空间为 2 n 字节。
（3）控制总线。控制总线用来传送控制信号和时序信号。控制信号中有的是计算机送往存储器和I/O接口电路的，如读/写信号、片选信号、中断响应信号等；也有的是其他部件反馈给CPU的，比如中断申请信号、复位信号、总线请求信号、准备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。
总线上的信号必须与连接到总线上的各个部件所产生的信号协调。用于在总线与某个部件或设备之间建立连接的局部电路称为接口，例如用于实现存储器与总线连接的电路称为存储器接口，而用于实现外围设备与总线连接的电路称为输入/输出接口。
根据计算机用途的不同，可以将计算机分为通用计算机和专用计算机。通用计算机能解决多种类型的问题，应用领域广泛；专用计算机用于解决某个特定方面的问题，如在火箭上使用的计算机就是专用计算机。
根据计算机处理对象的不同，可以将计算机分为数字计算机、模拟计算机和数字模拟混合计算机。
按其内部逻辑结构进行分类，可将计算机分为单处理机与多处理机（并行机），16 位机、32 位机或 64 位机等。
按其综合性能进行分类，可将计算机分为巨型计算机、大型计算机、微型计算机、嵌入式计算机。
1．巨型计算机
巨型计算机也称超级计算机，是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，它采用大规模并行处理的体系结构，由数以千计、万计甚至十万计的CPU组成。它有极强的运算处理能力，速度达到每秒数千万亿次以上。我国自主研制的“神威·太湖之光”，如图 2-3 所示。峰值计算速度超过十亿亿次，以 3 倍于第二名的运算速度成为世界上运算速度最快的超级计算机。超级计算机多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
2．大型计算机
大型计算机指运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件的计算机，如图 2-4 所示。大型机体系结构最大的特点是非常强大的I/O处理能力，其I/O处理能力相当于好几台个人计算机服务器总和。大型计算机作为大型商业服务器，一般用于大型事务处理。
图 2-3 神威·太湖之光
图 2-4 大型计算机
3．微型计算机
微型机也称个人计算机（Personal Computer，PC），它们是 20 世纪 80 年代初由于单片微处理器的出现而开发成功的。微型机的特点是价格便宜、使用方便、软件丰富、性能不断提高，适合办公或家庭使用。
微型机分成台式机和便携式两大类，前者在办公或家庭使用，后者体积小、重量轻，便于外出携带，性能与台式机相当，但价格高出许多。微型计算机如图 2-5 所示。常见的微型计算机有台式机、笔记本、平板电脑等。
图 2-5 台式机、笔记本、平板电脑
4．嵌入式计算机
嵌入式计算机（也称单片计算机）是把运算器和控制器集成在一起，并且把存储器、输入/输出控制接口电路等也集成在同一块芯片上的超大规模集成电路，主要应用于电子显示屏、手机、数码相机、电视机、汽车、遥控电风扇等诸多方面。
嵌入式计算机已成为计算机技术的一个重要分支，改变了传统小型机与微型机的概念，使其不再成为计算机硬件控制技术的代名词，某些嵌入式系统的性能已经能够超越微型机的性能。