计算机基础教程4 - 组件

Posted 2021-01-20 ukzq

所有类型的计算机都遵循相同的基本逻辑结构，并执行以下五个基本操作，用于将原始输入数据转换为对其用户有用的信息。

S.No.	操作	描述
1	接受输入	将数据和指令输入计算机系统的过程。
2	存储数据	保存数据和说明，以便在需要时可以进行处理。
3	处理数据	对数据执行算术运算和逻辑运算，以便将它们转换为有用的信息。
4	输出信息	为用户生成有用信息或结果的过程，例如打印报告或可视显示。
五	控制工作流程	指示执行所有上述操作的方式和顺序。

输入单位

该单元包含设备，我们借助该设备将数据输入计算机。此单元在用户和计算机之间创建链接。输入设备将信息转换为计算机可理解的形式。

CPU（中央处理单元）

CPU被认为是计算机的大脑。CPU执行所有类型的数据处理操作。它存储数据，中间结果和指令（程序）。它控制计算机所有部件的操作。

CPU本身有以下三个组件 -

• ALU（算术逻辑单元）
• 记忆单元
• 控制单元

中央处理器（CPU）包括以下功能 -

• CPU被认为是计算机的大脑。
• CPU执行所有类型的数据处理操作。
• 它存储数据，中间结果和指令（程序）。
• 它控制计算机所有部件的操作。

CPU本身有以下三个组件。

• 内存或存储单元
• 控制单元
• ALU（算术逻辑单元）

内存或存储单元

该单元可以存储指令，数据和中间结果。该单元在需要时向计算机的其他单元提供信息。它也称为内部存储单元或主存储器或主存储器或随机存取存储器（RAM）。

它的大小影响速度，功率和能力。主存储器和辅助存储器是计算机中的两种类型的存储器。存储器单元的功能是 -

• 它存储处理所需的所有数据和指令。

• 它存储处理的中间结果。

• 它将这些结果发布到输出设备之前存储最终处理结果。

• 所有输入和输出都通过主存储器传输。

控制单元

该单元控制计算机所有部件的操作，但不执行任何实际的数据处理操作。

该单位的功能是 -

• 它负责控制计算机其他单元之间的数据和指令传输。

• 它管理和协调计算机的所有单元。

• 它从内存中获取指令，解释它们并指导计算机的操作。

• 它与输入/输出设备通信，以便从存储传输数据或结果。

• 它不处理或存储数据。

ALU（算术逻辑单元）

该单元由两个小节组成，

• 算术部分
• 逻辑部分

算术部分

算术部分的功能是执行加法，减法，乘法和除法等算术运算。所有复杂的操作都是通过重复使用上述操作来完成的。

逻辑部分

逻辑部分的功能是执行逻辑操作，例如比较，选择，匹配和合并数据。

 

 

 

以下是计算机中使用的一些重要输入设备 -

• 键盘
• 鼠标
• 操纵杆
• 光笔
• 跟踪球
• 扫描器
• 图形输入板
• 麦克风
• 磁墨读卡器（MICR）
• 光学字符读取器（OCR）
• 条码读取器
• 光学标记读取器（OMR）

键盘

键盘是最常见且非常流行的输入设备，有助于将数据输入计算机。键盘的布局类似于传统打字机的布局，尽管提供了一些用于执行附加功能的附加键。

键盘有两种尺寸84键或101/102键，但现在键盘有104键或108键也可用于Windows和Internet。

键盘上的按键如下 -

S.No	键和说明
1	键入密钥 这些键包括字母键（AZ）和数字键（09），它们通常提供与打字机相同的布局。
2	数字键盘 它用于输入数字数据或光标移动。通常，它由一组17个键组成，这些键以大多数添加机器和计算器使用的相同配置布局。
3	功能键 键盘上有12个功能键，它们排列在键盘顶部。每个功能键具有独特的含义，并用于某些特定目的。
4	控制键 这些键提供光标和屏幕控制。它包括四个方向箭头键。控制键还包括Home，End，Insert，Delete，Page Up，Page Down，Control（Ctrl），Alternate（Alt），Escape（Esc）。
五	特殊用途钥匙 键盘还包含一些特殊用途键，如Enter，Shift，Caps Lock，Num Lock，空格键，Tab键和Print Screen。

鼠标

鼠标是最受欢迎的指针设备。它是一种非常着名的光标控制装置，它有一个小手掌大小的盒子，底座上有一个圆球，它可以感应鼠标的移动，并在按下鼠标按钮时向CPU发送相应的信号。

通常，它有两个按钮，分别是左右按钮，按钮之间有一个滚轮。鼠标可用于控制光标在屏幕上的位置，但不能用于将文本输入计算机。

好处

• 使用方便
• 不是很贵
• 将光标移动得比键盘的箭头键快。

游戏杆

操纵杆也是一个指示设备，用于在监视器屏幕上移动光标位置。它是一种在其下端和上端都有球形球的棒。下球形球在插座中移动。操纵杆可以在所有四个方向上移动。

操纵杆的功能类似于鼠标的功能。它主要用于计算机辅助设计（CAD）和玩电脑游戏。

光笔

光笔是类似于笔的指向设备。它用于选择显示的菜单项或在监视器屏幕上绘制图像。它由光电管和放置在小管中的光学系统组成。

当光笔的笔尖移动到监视器屏幕上并按下笔按钮时，其光电管传感元件检测屏幕位置并将相应的信号发送到CPU。

跟踪球

跟踪球是一种输入设备，主要用于笔记本电脑或笔记本电脑，而不是鼠标。这是一个半插入的球，通过在球上移动手指，指针可以移动。

由于整个设备不移动，跟踪球比鼠标需要更少的空间。跟踪球有各种形状，如球，按钮或方形。

扫描器

扫描仪是一种输入设备，更像是一台复印机。当纸上有一些信息可用时，它会被传送到计算机的硬盘上以便进一步操作。

扫描仪从源中捕获图像，然后将其转换为可以存储在磁盘上的数字形式。这些图像可以在打印之前进行编辑。

数字化仪

数字转换器是一种输入设备，可将模拟信息转换为数字形式。数字转换器可以将来自电视或相机的信号转换为可以存储在计算机中的一系列数字。它们可以被计算机用来创建照相机所指向的图像。

数字化仪也称为平板电脑或图形输入板，因为它将图形和图形数据转换为二进制输入。作为数字转换器的图形输入板用于绘图和图像处理应用的精细工作。

麦克风

麦克风是输入声音的输入设备，然后以数字形式存储。

麦克风用于各种应用，例如将声音添加到多媒体演示或用于混合音乐。

磁墨读卡器（MICR）

MICR输入设备通常用于银行，因为每天都要处理大量的支票。银行的代码和支票号码在支票上印有特殊类型的墨水，其中包含机器可读的磁性材料颗粒。

该读取过程称为磁墨水字符识别（MICR）。MICR的主要优点是速度快，不易出错。

光学字符读取器（OCR）

OCR是用于读取打印文本的输入设备。

OCR以字符方式逐个扫描文本，将它们转换为机器可读代码，并将文本存储在系统存储器中。

条形码读者

条形码阅读器是用于读取条形码数据（浅色和暗线形式的数据）的设备。条形码数据通常用于标记商品，为书籍编号等。它可以是手持扫描仪或可以嵌入固定扫描仪中。

条形码阅读器扫描条形码图像，将其转换为字母数字值，然后将其提供给条形码阅读器所连接的计算机。

光学标记读取器（OMR）

OMR是一种特殊类型的光学扫描仪，用于识别由钢笔或铅笔制成的标记类型。它用于选择和标记几个替代品中的一个。

它专门用于检查具有多项选择题的考试答题卡。

输出单位

输出单元由设备组成，我们借助该设备从计算机获取信息。此单元是计算机和用户之间的链接。输出设备将计算机的输出转换为用户可理解的形式。

以下是计算机中使用的一些重要输出设备。

• 显示器
• 图形绘图仪
• 打印机

显示器

监视器，通常称为可视显示单元（VDU），是计算机的主要输出设备。它从小点形成图像，称为像素，以矩形排列。图像的清晰度取决于像素的数量。

监视器有两种观看屏幕。

• 阴极射线管（CRT）
• 平板显示器

阴极射线管（CRT）监视器

CRT显示器由称为像素的小图像元素组成。像素越小，图像清晰度或分辨率越高。它需要不止一个照明像素来形成一个完整的字符，例如单词help中的字母‘e‘。

可以一次在屏幕上显示有限数量的字符。屏幕可以分为一系列字符框 - 屏幕上可以放置标准字符的固定位置。大多数屏幕能够水平显示80个字符的数据，垂直显示25个字符。

CRT有一些缺点 -

• 尺寸大
• 功耗高

平板显示器

平板显示器是指与CRT相比具有减小的体积，重量和功率要求的一类视频设备。您可以将它们挂在墙上或戴在手腕上。平板显示器的当前用途包括计算器，视频游戏，监视器，膝上型计算机和图形显示器。

平板显示器分为两类 -

• 发光显示器 - 发光显示器是将电能转换为光的设备。例如，等离子面板和LED（发光二极管）。

• 非发光显示器 - 非发光显示器使用光学效果将来自其他光源的阳光或光转换为图形模式。例如，LCD（液晶装置）。

打印机

打印机是一种输出设备，用于在纸张上打印信息。

有两种类型的打印机 -

• 影响打印机
• 非冲击式打印机

影响打印机

冲击式打印机通过在色带上敲击字符来打印字符，然后将其按在纸张上。

影响打印机的特点如下 -

• 耗材成本极低
• 很吵
• 由于成本低，可用于批量打印
• 与纸张有物理接触以产生图像

这些打印机有两种类型 -

• 字符打印机
• 行式打印机

字符打印机

字符打印机是一次打印一个字符的打印机。

这些进一步分为两种类型：

• 点阵打印机（DMP）
• 菊花轮

针式打印机

在市场上，最受欢迎的打印机之一是Dot Matrix Printer。这些打印机因其易于打印和经济的价格而受到欢迎。打印的每个字符都是点状图案，头部由一个大小为（5 * 7,7 * 9,9 * 7或9 * 9）的矩阵组成，它们形成一个字符，这就是为什么它是称为点矩阵打印机。

好处

• 便宜
• 广泛使用
• 可以打印其他语言字符

缺点

• 速度慢
• 质量差

菊花轮

头部位于一个轮子上，与字符对应的针脚就像雏菊（花朵）的花瓣，这就是为什么它被称为菊花轮打印机。这些打印机通常用于办公室中的文字处理，这些办公室需要在这里和那里发送几个字母，质量非常好。

好处

• 比DMP更可靠
• 更好的质量
• 字符的字体可以很容易地改变

缺点

• 比DMP慢
• 吵
• 比DMP贵

行打印机

行式打印机是一次打印一行的打印机。

这些有两种类型 -

• 鼓式打印机
• 链打印机

鼓式打印机

这台打印机就像一个鼓形，因此它被称为鼓式打印机。鼓的表面被分成许多轨道。总曲目等于纸张的大小，即对于132个字符的纸张宽度，鼓将具有132个曲目。字符集在轨道上浮雕。市场上可用的不同字符集是48个字符集，64和96个字符集。鼓的一次旋转打印一行。鼓式打印机速度快，每分钟可打印300到2000行。

好处

• 速度非常快

缺点

• 非常贵
• 字符字体无法更改

链打印机

在此打印机中，使用了一系列字符集，因此称为链式打印机。标准字符集可以包含48,64或96个字符。

好处

• 可以轻松更改字符字体。
• 不同的语言可以与同一台打印机一起使用。

缺点

• 吵

非冲击式打印机

非冲击式打印机不使用色带即可打印字符。这些打印机一次打印一个完整的页面，因此它们也称为页面打印机。

这些打印机有两种类型 -

• 激光打印机
• 喷墨打印机

非冲击式打印机的特性

• 比冲击打印机更快
• 他们不吵
• 高质量
• 支持许多字体和不同的字符大小

激光打印机

这些是非影响页面打印机。他们使用激光产生形成要在页面上打印的字符所需的点。

好处

• 速度非常快
• 非常高质量的输出
• 良好的图形质量
• 支持许多字体和不同的字符大小

缺点

• 昂贵
• 不能用于在单次打印中生成文档的多个副本

喷墨打印机

喷墨打印机是基于相对较新技术的非冲击型字符打印机。他们通过在纸上喷洒小墨水来打印字符。喷墨打印机可生成具有可显示特征的高质量输出。

它们的噪音更小，因为不会进行锤击，而且这些打印模式有很多种。彩色印刷也是可能的。某些型号的喷墨打印机也可以生成多份打印件。

好处

• 高品质的印刷
• 更可靠

缺点

• 昂贵，因为每页的成本很高
• 与激光打印机相比较慢

存储器(记忆)

记忆就像人脑一样。它用于存储数据和指令。计算机存储器是计算机中的存储空间，其中存储数据并存储处理所需的指令。存储器被分成大量称为单元的小部件。每个位置或单元都有一个唯一的地址，从零到内存大小减一。例如，如果计算机具有64k字，则此存储器单元具有64 * 1024 = 65536个存储器位置。这些位置的地址从0到65535不等。

记忆主要有三种类型 -

• 高速缓存存储器
• 主存储器/主存储器
• 二级记忆

高速缓存存储器

高速缓冲存储器是一种非常高速的半导体存储器，可以加速CPU。它充当CPU和主存储器之间的缓冲区。它用于保存CPU最常用的数据和程序部分。数据和程序的各部分由操作系统从磁盘传输到高速缓冲存储器，CPU可以从中访问它们。

好处

高速缓冲存储器的优点如下 -

• 高速缓存比主存快。
• 与主存储器相比，它消耗更少的访问时间。
• 它存储可在短时间内执行的程序。
• 它存储临时使用的数据。

缺点

高速缓冲存储器的缺点如下 -

• 高速缓冲存储器容量有限。
• 这非常贵。

主存储器（主存储器）

主存储器仅保存计算机当前工作的那些数据和指令。它的容量有限，关闭电源后数据会丢失。它通常由半导体器件组成。这些存储器没有寄存器那么快。需要处理的数据和指令驻留在主存储器中。它分为RAM和ROM两个子类别。

主存的特征

• 这些是半导体存储器。
• 它被称为主存。
• 通常是易失性内存
• 电源关闭时数据会丢失。
• 它是计算机的工作记忆。
• 比次要记忆更快。
• 没有主内存，计算机无法运行。

二级记忆

这种类型的存储器也称为外部存储器或非易失性存储器。它比主存慢。这些用于永久存储数据/信息。CPU直接不访问这些存储器，而是通过输入输出例程访问它们。二级存储器的内容首先传输到主存储器，然后CPU可以访问它。例如，磁盘，CD-ROM，DVD等。

二次记忆的特征

• 这些是磁性和光学存储器。
• 它被称为备份存储器。
• 它是一个非易失性存储器。
• 即使关闭电源，数据也会永久存储。
• 它用于在计算机中存储数据。
• 计算机可以在没有辅助存储器的情
• 比主要记忆慢。

内部存储器

RAM（随机存取存储器）是CPU的内部存储器，用于存储数据，程序和程序结果。它是一个读/写内存，可存储数据，直到机器工作。机器关闭后，数据将被删除。

RAM中的访问时间与地址无关，也就是说，内存中的每个存储位置都很容易到达其他位置并占用相同的时间。RAM中的数据可以随机访问，但非常昂贵。

RAM是易失性的，即当我们关闭计算机或电源故障时，存储在其中的数据会丢失。因此，备用不间断电源系统（UPS）通常与计算机一起使用。RAM在物理尺寸和可容纳的数据量方面都很小。

RAM有两种类型 -

• 静态RAM（SRAM）
• 动态RAM（DRAM）

静态RAM（SRAM）

静态一词表示只要供电，存储器就会保留其内容。但是，由于易失性，当电源下降时数据会丢失。SRAM芯片使用6个晶体管矩阵，没有电容器。晶体管不需要电源来防止泄漏，因此SRAM不需要定期刷新。

矩阵中有额外的空间，因此SRAM在相同的存储空间中使用比DRAM更多的芯片，从而使制造成本更高。因此，SRAM用作高速缓冲存储器并且具有非常快的访问。

静态RAM的特性

• 长寿
• 无需刷新
• 快点
• 用作缓存
• 大尺寸
• 昂贵
• 功耗高

动态RAM（DRAM）

与SRAM不同，DRAM必须不断刷新以维护数据。这是通过将存储器放在刷新电路上来完成的，该刷新电路每秒重写数百次数据。DRAM用于大多数系统存储器，因为它便宜且小巧。所有DRAM都由存储单元组成，存储单元由一个电容和一个晶体管组成。

动态RAM的特征

• 数据生命周期短
• 需要不断刷新
• 与SRAM相比较慢
• 用作RAM
• 尺寸较小
• 更便宜
• 功耗更低
  

ROM代表只读存储器。我们只能读取但不能写入的内存。这种类型的内存是非易失性的。在制造期间，信息永久地存储在这些存储器中。ROM存储启动计算机所需的指令。此操作称为引导程序。ROM芯片不仅用于计算机，还用于洗衣机和微波炉等其他电子产品。

现在让我们讨论各种类型的ROM及其特性。

MROM（蒙面ROM）

最初的ROM是硬连线设备，包含预先编程的数据或指令集。这种ROM被称为掩模ROM，它们很便宜。

PROM（可编程只读存储器）

PROM是只读内存，只能由用户修改一次。用户购买空白PROM并使用PROM程序输入所需内容。在PROM芯片内部，有小型保险丝在编程期间被烧毁。它只能编程一次而且不可擦除。

EPROM（可擦除和可编程只读存储器）

EPROM可以通过将其暴露在紫外线下持续长达40分钟来擦除。通常，EPROM橡皮擦实现此功能。在编程期间，电荷被捕获在绝缘栅极区域中。电荷保留超过10年，因为电荷没有泄漏路径。为了擦除这种电荷，紫外光通过石英晶体窗口（盖子）。这种紫外线照射会消散电荷。在正常使用期间，石英盖用贴纸密封。

EEPROM（电可擦除和可编程只读存储器）

EEPROM被电编程和擦除。它可以被擦除和重新编程大约一万次。擦除和编程都需要大约4到10毫秒（毫秒）。在EEPROM中，可以选择性地擦除和编程任何位置。EEPROM可以一次擦除一个字节，而不是擦除整个芯片。因此，重新编程的过程是灵活但缓慢的。

ROM的优点

ROM的优点如下 -

• 非挥发性的
• 不能意外更改
• 比RAM便宜
• 易于测试
• 比RAM更可靠
• 静电，不需要刷新
• 内容始终是已知的，可以进行验证

 

主板用作将计算机的所有部件连接在一起的单一平台。它直接或通过电缆连接CPU，内存，硬盘驱动器，光驱，视频卡，声卡和其他端口和扩展卡。它可以被视为计算机的主干。

主板的特点

主板具有以下功能 -

• 主板在支持各种类型的组件方面差异很大。

• 主板支持单一类型的CPU和几种类型的存储器。

• 视频卡，硬盘，声卡必须与主板兼容才能正常运行。

• 主板，机壳和电源必须兼容才能一起正常工作。

热门厂商

以下是主板的流行厂商。

• 英特尔
• 华硕
• 建碁
• 一点点
• 映泰
• 技嘉
• MSI

主板说明

主板安装在机箱内，通过预先钻好的孔通过小螺钉牢固连接。主板包含连接所有内部组件的端口。它为CPU提供单个插槽，而对于内存，通常可以使用一个或多个插槽。主板提供端口，通过带状电缆连接软盘驱动器，硬盘驱动器和光盘驱动器。主板带有风扇和专为电源设计的端口。

主板前面有一个外围卡槽，可以使用视频卡，声卡和其他扩展卡连接到主板。

在左侧，主板带有许多端口，用于连接显示器，打印机，鼠标，键盘，扬声器和网络电缆。主板还提供USB端口，允许以插件/插件方式连接兼容设备。例如，笔式驱动器，数码相机等。

 

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内存单元是可以存储在存储单元中的数据量。该存储容量以字节表示。

下表说明了主存储器单元 -

S.No.	单位和描述
1	位（二进制数字） 二进制数字是逻辑0，1表示电路中元件的无源或有源状态。
2	蚕食 一组4位称为半字节。
3	字节 一组8位称为字节。字节是最小的单位，可以表示数据项或字符。
4	字 计算机字，如字节，是一组固定数量的位，作为一个单元处理，它随计算机的不同而不同，但每台计算机都是固定的。 计算机字的长度称为字大小或字长。它可以小至8位，也可以长达96位。计算机以计算机词的形式存储信息。

下表列出了一些更高的存储单元 -

S.No.	单位和描述
1	Kilobyte（KB） 1 KB = 1024字节
2	兆字节（MB） 1 MB = 1024 KB
3	GigaByte（GB） 1 GB = 1024 MB
4	TeraByte（TB） 1 TB = 1024 GB
五	PetaByte（PB） 1 PB = 1024 TB

 

接口是物理对接点，外部设备可以使用该对接点连接到计算机。它也可以是程序化的对接点，信息通过该对接点从程序流向计算机或通过因特网。

(接口)港口特点

港口具有以下特点 -

• 外部设备使用电缆和端口连接到计算机。

• 端口是主板上的插槽，外部设备的电缆插入其中。

• 通过端口连接的外部设备示例包括鼠标，键盘，显示器，麦克风，扬声器等。

现在让我们讨论几种重要的港口类型 -

串行端口

• 用于外部调制解调器和旧电脑鼠标

• 两个版本：9针，25针型号

• 数据传输速度为每秒115千比特

并口

• 用于扫描仪和打印机

• 也称为打印机端口

• 25针型号

• 符合IEEE 1284标准的Centronics端口

PS / 2端口

• 用于旧电脑键盘和鼠标

• 也称为鼠标端口

• 大多数旧计算机提供两个PS / 2端口，每个端口用于鼠标和键盘

• 符合IEEE 1284标准的Centronics端口

通用串行总线（或USB）端口

• 它可以连接各种外部USB设备，如外部硬盘，打印机，扫描仪，鼠标，键盘等。

• 它于1997年推出。

• 大多数计算机最少提供两个USB端口。

• 数据以每秒12兆比特的速度传播。

• USB兼容设备可以从USB端口获得电源。

VGA端口

• 将显示器连接到计算机的视频卡。

• 它有15个洞。

• 与串口连接器类似。但是，串口连接器有引脚，VGA端口有孔。

电源连接器

• 三管齐下。

• 连接到插入电源条或墙壁插座的计算机电源线。

火线港

• 以非常快的速度传输大量数据。

• 将摄像机和视频设备连接到计算机。

• 数据传输速度为每秒400到800兆比特。

• 由Apple发明。

• 它有三种型号：4针FireWire 400连接器，6针FireWire 400连接器和9针FireWire 800连接器。

调制解调器端口

• 将PC的调制解调器连接到电话网络。

以太网端口

• 连接到网络和高速Internet。

• 将网络电缆连接到计算机。

• 此端口驻留在以太网卡上。

• 数据以每秒10兆比特到1000兆比特的速度传输，具体取决于网络带宽。

游戏港口

• 将操纵杆连接到PC

• 现在由USB取代

数字视频接口，DVI端口

• 将平板液晶显示器连接到计算机的高端视频图形卡。

• 在视频卡制造商中非常受欢迎。

套接字

• 插座将麦克风和扬声器连接到计算机的声卡。