计算机硬件的作用论文

计算机硬件在计算机应用中的作用

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1. 计算机硬件的构成

2. 计算机外部硬件设备

3. 计算机内部硬件设备

在 当前社会中，计算机不论是在生产还是生活中，都成为了不可替代的工具，其运行的正常与否影响着整个的社会的发展，而计算机硬件作为计算机系统中一个很重要的组成部分，其正常使用不仅提高了计算机的使用性能，还保障了计算机的稳定正常的运行。

1. 计算机硬件的构成

计算机硬件是计算机系统的重要组成部分，是由电子、机械以及光电元件等的各部分组成的装置系统，计算机硬件系统为计算机的运行提供了物质基础，是计算机有效运行的重要前提，是计算机的核心部分。计算机硬件具体分为计算机外部的硬件以及计算机内部的硬件，其外部硬件主要有显示器、鼠标、键盘等的设备；其内部硬件主要包括CPU 、内存以及硬盘。

2. 计算机外部硬件设备

（1）显示器

显示器（display ）通常也被称为监视器。显示器是属于电脑的I/O设备，即输入输出设备。它可以分为CRT 、LCD 等多种。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。

显示器的概念还没有统一的说法，但对其认识却大都相同，顾名思义它应该是将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的一种显示工具。

从广义上讲，街头随处可见的大屏幕、电视机、BSV 液晶拼接的荧光屏、手机和快译通等的显示屏都算是显示器的范畴，一般指与电脑主机相连的显示设备。

它的应用非常广泛，大到卫星监测，小至看VCD ，可以说在现代社会里，它的身影无处不在，其结构一般为圆型底座加机身，随着彩显技术的不断发展，出现了一些其他形状的显示器，但应用不多。

作为一个经常接触电脑的人来说，显示器则必须是他要长期面对的，每个人都会有这种感觉，当长时间看一件物体时，眼睛就会感觉特疲劳，显示器也一样，由于它是通过一系列的电路设计从而产生影像，所以它必定会产生辐射，对人眼的伤害也就更大。

人们常说电脑直接影响人体健康的三要素是键盘、鼠标、显示器。传统的

一字型键盘在使用时要求双手放在字母中间位置，所以使用者不得不紧缩肩膀，悬臂夹紧手臂，使用起来易疲劳，长期使用易造成伤害，鼠标也差不多是这样，聪明的商家看准了这一点，陆续推出了各种人体工学键盘与鼠标，极受欢迎。

（2）键盘

键盘用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置。也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键（如打字机、电脑键盘）。键盘也是组成键盘乐器的一部分，也可以指使用键盘的乐器，如钢琴、数位钢琴或电子琴等。

键盘是最常见的计算机输入设备，它广泛应用于微型计算机和各种终端设备上，计算机操作者通过键盘向计算机输入各种指令、数据，指挥计算机的工作。计算机的运行情况输出到显示器，操作者可以很方便地利用键盘和显示器与计算机对话，对程序进行修改、编辑，控制和观察计算机的运行。

（3）鼠标

鼠标：是计算机输入设备的简称，分有线和无线两种。也是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，因形似老鼠而得名“鼠标”（港台作滑鼠）。

“鼠标”的标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse ”。鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。

鼠标按其工作原理的不同分为机械鼠标和光电鼠标，机械鼠标主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当你拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器采集光栅信号。

传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标箭头的移动。

3.计算机内部硬件设备

计算机内部硬件设备有CPU 、内存、主板、光盘驱动器、硬盘驱动器以及电源。

（1）中央处理器（CPU ，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心。主要包括运算器（ALU ，Arithmetic and Logic Unit ）和控制器（CU ，Control Unit ）两大部件。此外，还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它

与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码。有的指令中也直接包含操作数本身。第一阶段，提取，从存储器或高速缓冲存储器中检索指令（为数值或一系列数值）。由程序计数器（Program Counter ）指定存储器的位置。(程序计数器保存供识别程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU 在程序里的踪迹。)CPU 根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段，指令被拆解为有意义的片段。根据CPU 的指令集架构（ISA ）定义将数值解译为指令。一部分的指令数值为运算码（Opcode ），其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息，诸如一个加法（Addition ）运算的运算目标。在提取和解码阶段之后，紧接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU 部件。最终阶段，写回，以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU 内部的暂存器，以供随后指令快速存取。在其它案例中，运算结果可能写进速度较慢，但容量较大且较便宜的主记忆体中。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接产生结果。这些一般称作“跳转”（Jumps ），并在程式中带来循环行为、条件性执行（透过条件跳转）和函式。许多指令会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式行为，缘由于它们时常显出各种运算结果。例如，以一个“比较”指令判断两个值大小，根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后跳转指令来决定程式动向。在执行指令并写回结果之后，程序计数器值会递增，反覆整个过程，下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。

（2）内存

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU 进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU 中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU 就会把需要运算的

数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU 再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

内存就是暂时存储程序以及数据的地方，比如当我们在使用WPS 处理文稿时，当你在键盘上敲入字符时，它就被存入内存中，当你选择存盘时，内存中的数据才会被存入硬（磁）盘。在进一步理解它之前，还应认识一下它的物理概念内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM ），只读存储器（ROM ），以及高速缓存（CACHE ）。只不过因为RAM 是其中最重要的存储器。（synchronous ）SDRAM 同步动态随机存取存储器：SDRAM 为168脚，这是目前PENTIUM 及以上机型使用的内存。SDRAM 将CPU 与RAM 通过一个相同的时钟锁在一起，使CPU 和RAM 能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据，速度比EDO 内存提高50%。DDR （DOUBLE DATA RATE）RAM ：SDRAM 的更新换代产品，他允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM 的速度。

（3）主板

主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)；它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS 芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

主板采用了开放式结构。主板上大都有6-15个扩展插槽，供PC 机外围设备的控制卡（适配器）插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次。主板的性能影响着整个微机系统的性能。

主板结构分为AT 、Baby-AT 、ATX 、Micro ATX 、LPX 、NLX 、Flex ATX 、EATX 、WATX 以及BTX 等结构。其中，AT 和Baby-AT 是多年前的老主板结构，已经淘汰；而LPX 、NLX 、Flex ATX 则是ATX 的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见；EATX 和WATX 则多用于服务器/工作站主板；ATX 是市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI 插槽数量在4-6个，大多数主板都采用此结构；Micro ATX又

称Mini ATX，是ATX 结构的简化版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI 插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX 则是英特尔制定的最新一代主板结构。

在电路板下面，是4层有致的电路布线；在上面，则为分工明确的各个部件：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。

（4）光盘驱动器

光盘驱动器就是我们平常所说的光驱，是一种读取光盘信息的设备。因为光盘存储容量大，价格便宜，保存时间长，适宜保存大量的数据，如声音、图像、动画、视频信息、电影等多媒体信息，所以光驱是多媒体电脑不可缺少的硬件配置。

外部结构

在深入了解光驱之前，我们先来看看它的外表吧，光驱的正面一般包含下列部件： (1) 防尘门和CD-ROM 托盘。(2) 耳机插孔。(3) 弹出键。按一下此键，光盘会自动弹出。(4) 读盘指示灯。(5) 手动退盘孔。当光盘由于某种原因不能退出时，我们可以用小硬棒插入此孔把光盘退出。也请注意，部分光驱无此功能。

内部组成

有前必有后，接下来，我们再来看一下光驱的背面，光驱的背面由以下几部分组成：

(1) 电源线插座；(2) 主从跳线，光驱和硬盘一样也有主盘和付盘工作方式之分（请见硬盘中的介绍），您可根据需要通过此调线开关设置；现在光驱采用的是SATA 接口，在主板上的BIOS 中加入了设置光驱硬盘的主从关系，因此现在的光驱在物理设计上已经去掉了主从跳线(3) 数据线插座，早期绝大部分的光驱跟硬盘一样使用IDE 数据线，而现在大部分光驱与光盘都采用了数据传输速率较高且价格便宜的SATA 数据线。(4) 音频线插座，此插座通过音频线和声卡相连；现在普通用户使用的光驱都已经去掉了光驱物理设计上的音频设计，通过

计算机可控制光盘中的音频，如此更方便与简单。前面我们提了一下激光头这个装置，没太留意？不要紧，这里我们就来作一下专门介绍。激光头是光驱的中心部件，光驱都是通过它来读取数据的。那激光头又是怎样完成这个任务的呢？原来光驱在读取信息时，激光头会向光盘发出激光束，当激光束照射到光盘的凹面或非凹面时，反射光束的强弱会发生变化，光驱就根据反射光束的强弱，把光盘上的信息还原成为数字信息，即“0”或“1”，再通过相应的控制系统，把数据传给电脑。光驱的外表和内心都知道了，我想你可以信心满满的去买一个自己满意的光驱了。

（5）硬盘驱动器

硬盘驱动器（Hard-Disk Drive）简称硬盘，是一种主要的电脑存储媒介，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。不过，现在可移动硬盘越来越普及，种类也越来越多。

早期台式电脑使用的硬盘采用IDE 接口，IDE 接口硬盘价格便宜，但性价比较低；现在大多个人电脑采用SATA 接口，或采用SCSI 接口。SCSI 接口硬盘的优势在于，最多可以有七种不同的设备可以联接在同一个控制器面板上。由于硬盘以每分钟3000—15000转的恒定高速度旋转，因此，从硬盘上读取数据只需要很短的时间。

（6）电源

电源自“磁生电”原理，由水力、风力、海潮、水坝水压差、太阳能等可再生能源，及烧煤炭、油渣等产生电力来源。常见的电源是干电池（直流电）与家用的110V-220V 交流电源。

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM 开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

与线性电源相比，PWM 开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。 脉冲的占空

比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。

了解认识并熟悉计算机硬件的作用对计算机的使用起着很重要的作用，不仅大大提高了计算机的使用性能，还保障了计算机的稳定正常的运行，这在计算机的使用中发挥着重要的作用。通过这门课程，我了解到了很多关于计算机的知识，这提高了我对计算机的认知，并对以后使用计算机提供了帮助。