电子计算机的结构硬件

硬件包括五个部分：运算器、存贮器、控制器、输入装置、输出装置。运算器、内存贮器、控制器称为主机部分，输入、输出装置、外存贮器称为外部设备。

输入、输出设备有人将电子计算机说成“电脑”，不仅仅因为它的功能强大，更因为它同人脑相比确实有许多相似之处。

我们的大脑能够通过我们的感觉器官，如眼、耳、鼻来感觉外部世界。当我们置身迷人的大自然，我们的眼睛看到的是美丽的风景，我们的鼻子闻到了沁人心脾的花香，耳朵听到的是悦耳的鸟鸣声，这时人们不禁要发出由衷的赞叹；而我们看到令人讨厌的事，闻到有臭味的东西，就会马上走开，远离它们，在电影院观看恐怖影片时，会吓得失声惊叫。这些不同的表现，都是由我们的感觉器官将各种感觉传给大脑的结果。

电脑也有这样的“感觉器官”，那就是像打字机那样的键盘、鼠标器、光笔等。它们能够把计算机所需的各种信息输入计算机。

键盘是常用的输入设备，早期的键盘有八十多个键，现在增加到 101 个键，这些键上标了各种字母、数字、符号，只需按动这些键，就可以向计算机输入各种命令。

鼠标器是使用非常方便的输入设备。它的外形像一只胖胖的小老鼠，上面有几个控制键。只需在桌上移动鼠标器，并按动控制键，就能够在屏幕上发出命令。

光笔的外形像一支普通的圆珠笔。利用光笔可以直接在屏幕上绘画、写字，如果画得不太好，计算机会帮你修正。

人输出信息的方法很多，主要有说话、唱歌等语言方式，手写或用打字机打印的文字或图形方式。口、手是人的信息输出器官。电子计算机也有它的信息输出“器官”，那就是显示器、打印机或绘图机。

显示器像电视机，但比电视机要复杂得多，它能在屏幕上显示图表、图形或字符。

打印机的外形像一只长方形的箱子，箱子上面有一个开口，像咧着的嘴，能吐出一条条的纸带，纸带上可以是字符，也可以是图形。

存贮器

1995 年，美国前总统里根突然发表了一封告全美人民书，说是经医生诊断，他不久将患老年性痴呆症，得了这种病，记忆力会完全丧失，整个人生活不能自理，将不再有任何思想，为防止那一天到来时无法向美国人民诉说，特此提前向全美人民告别。读来情真意切，让人无限叹惜。由此可见人没有记忆功能的可怕。

电子计算机也有记忆功能，它如果失去了记忆功能，就会同人一样，整个机器形同一堆废物，无法使用。人的记忆是靠大脑，电子计算机的记忆靠的是存贮器。

存贮器有内存贮器和外存贮器两种，内存贮器是计算机的主要存贮器。

早期的电子计算机的存贮器由磁芯组成。它是用铁磁材料做成一个圆环，圆环的中间小孔穿几根导线，这就是磁芯。在磁芯的导线上接通不同方向的电流，磁芯就能具备记忆功能，成了电子计算机的“大脑”，它能将外部发来的数据和指令保存住。目前的存贮器主要是半导体存贮器。

电子计算机的记忆能力用“存储容量”来表示，也就是指电子计算机能记住的数据和指令。存储容量的单位一般用“字节”来表示，一个字节占据一个存储单元，可以存放一个数据，或者存放一条指令。什么是存储单元呢？形象地说，存储器是一个大旅馆，有成千上万个房间，一个存储单元相当于一个房间。在存储单元里既可以存储字节，也可以空着。

存储容量表示存贮器能放的字节数，一般用 KB 和 MB 表示。1MB=1024KB， 1KB 的容量为 1024 个字节，目前微型计算机存储容量最多可达 1024MB=1GB 以上。

存贮器的“记忆力”很强，记下几部大百科全书的内容是轻而易举的事。1992 年初，美国国际通用机器公司推出只有手指甲大小的存储芯片，它能储

存的信息相当于 1600 页英文打字稿存储的内容。随后美国科学家又成功地在

一块方糖大小的存贮器上存放了 1000 亿个数据。

电子计算机外存贮器包括磁盘存贮器、磁带机、磁鼓存贮器。

磁盘存贮器有些像激光唱机，一张磁盘上可以记录许多信息，把它放在磁盘存贮器内，通过磁头工作，就能“写”能“读”。磁盘的存储容量是很大的，而且用户之间可以相互交换存储的信息。

磁鼓，外形像个筒，筒的表面是薄薄的磁性材料，就是记录信息的“纸”。筒的四周有许多排列整齐的磁头，筒在马达的带动下高速旋转，磁头就像 “笔”一样在筒的表面上记录信息。由于磁鼓体积庞大，现在很少使用它。内存贮器是衡量电子计算机性能好坏的标准之一。内存贮器容量越大，

解决问题的能力就越强。

运算器

人脑有运算功能。小学生们学算术时，老师经常要求要心算，指的就是运用这种功能。

计算机，顾名思义，是进行计算的机器。在它的内部，也有一个进行运算的器件，叫运算器。不过运算器只会做加法运算，对此，你也许会感到迷惑不解：运算器只做加法运算，那么多复杂的计算，是如何完成的呢？其实也不难，我们知道，加、减、乘、除都可以转化为加法运算。比如 3 减去 2，可以变成 3+（-2），3×2 可以变为 3+3；6÷2 可以变为 6+（-3）；其他复杂的计算在电子计算机里也可变成加法运算。而计算机在做加法运算时的速度奇快无比，有的一秒钟可运算上亿次，比人要快千万倍，甚至上亿倍。假如一个人用算盘一天可运算 5000 次，那么每秒运算上亿次的计算机运算一

秒，相当于这个人计算 54 年，或者两万人不停地运算一整天。

不过有的人会提出不同的看法。他们说经常在电视的晚会上看到主持人要被测试人同电子计算机同算一道算术题，而往往是人先得出答案，而计算机落在后面，这怎么能说计算机的运算速度比人快呢？其实不然，这就好比一个人同汽车赛跑，如果全程只有十米，恐怕人已到终点，而汽车还没有发动起来，不过尚未有人宣称比汽车跑得快，因为距离一长，跑上个一公里，

就会立即分出高下了。同计算机比赛也是这样，如果算 2+3 等于几，那么只

要不是傻子，任何人都会比电子计算机快，但要算从 1 加到 52，或者算从 1

乘到 77 呢？有谁还会说比计算机算得快呢？

计算机做加法题的方法与人不同。人通过心算靠记忆直接得出答案，而计算机则只会一个一个简单机械地相加。

比如算 10+12，它会先数出 10 个数，再数出 12 个数，然后，把两堆数合在一起又从头数起，最后得出答案 22。方法笨是笨，可是它数得太快了，每秒能数两万个数。人算出这个答案要 0.1 秒时，可计算机只要 0.01 秒。计算机就是这样变得“聪明”起来。

计算机的运算精度极高，运算结果很准确，这是一般计算工具无法比拟的。

控制器

学过生理卫生的人都知道，人类的神经系统由大脑、脊髓及与它相连的神经组成。其中，大脑是人的司令部，在大脑皮层中，有一百多亿个神经细胞，这些细胞各有各的专门任务，有的掌管人的运动，有的掌管呼吸，有的专管记忆等等。

当大脑细胞通过人的外部感觉器官得到信息后，立即发布命令将信息通过其它神经传给相应的身体部位，比如手脚碰到太烫的东西会急忙缩回来，胳膊、身体被东西挡住了会挪到别处等等，总之能做出相应的反应和动作。神经中枢的作用就是对输入的信息进行分析、综合、贮存和处理，并发出指令对身体各部分适当调控。

电子计算机中这样的“神经中枢”就是控制器，它能使存贮器、运算器以及输入、输出设备有秩序地工作。

举例来说，当计算机从输入设备接受到“2×10+12”的运算命令后，控制器立即命令存贮器将“10”、“2”、“12”三个数据保存起来，然后从存贮器中取出“2”和“10”，送到运算器中相乘，或者说以极快的速度相加，得出结果 20 后，将其仍放在运算器中，再从存贮器提取“12”，送往运算器，与积“20”相加，得出答案“32”，又返回存贮器保存起来，最后控制器命令输出设备将结果输出，再执行下一个指令。

控制器完全像人类的神经系统，对每一条信息进行分析、判断，然后发出各种控制信号，协调计算机各个部件的工作。没有控制器，计算机就无法正常工作。

我们一般将内存贮器、运算器和控制器合称中央处理机，常用 CPU 表示。