1.3 计算机系统与常用设备

1.3.1 计算机系统的组成

一个完整的计算机系统是由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两部分组成的。 硬件是指客观存在的物理实体，是构成计算机看得见、摸得着的物理元件的总称。 软件是指运行在计算机硬件上的程序、运行程序所需的数据和相关文档的总称。硬件是软件发挥作用的舞台和物质基础，软件是使计算机系统发挥强大功能的灵魂，两者相辅相成，缺一不可。 一般将没有安装软件的计算机称为“裸机”。 计算机系统的各种功能都是由硬件与软件共同完成的。

为了进一步认识计算机系统的组成，对计算机系统有一个比较清晰的了解，下面介绍计算机的基本结构。

半个世纪以来，计算机已发展成为一个庞大的家族，尽管各种类型的计算机的性能、结构、应用等存在着差异，但它们的基本结构一直是由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部分组成，它们之间的关系如图1-4所示。

图1-4中的信息流代表数据或指令，控制流代表控制信号，在计算机中表现为高低电平形式。 下面分别介绍各个组成部分的功能。

1.控制器

控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和控制电路组成，控制器是用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行，是计算机的指挥中心。它的基本功能就是从内存中取出指令和执行指令，即控制器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发出控制命令，执行该指令。 另外，控制器在工作过程中，还要接收各部件反馈回来的信息。 简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据各类指令的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。

2.运算器

运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit，ALU)，是计算机对数据进行加工处理的部件，它的主要功能是执行各种算术运算和逻辑运算。 算术运算指各种数值运算，包括加、减、乘、除等。 逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，包括与、或、非、比较、移位等。 运算器在控制器的控制下实现其功能，运算结果由控制器指挥送到内存储器中。

通常把运算器和控制器集成在一起，合称为中央处理单元(Central Processing Unit， CPU)，又称为中央处理器。

3.存储器

存储器具有记忆功能，它的主要功能是用来保存信息，如数据、指令和运算结果等。存储器分为内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存)两大类。 内存也称为主存储器(简称主存)，它直接与CPU相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并直接与CPU交换信息。 外存又称辅助存储器(简称辅存)，它是内存的扩充。 外存存储容量大，价格低，但存储速度较慢，一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果，需要时，可成批地和内存储器进行信息交换。 外存不能和CPU直接交换信息，必须通过内存来实现外存和CPU之间的信息交换，不能被计算机系统的其他部件直接访问。

4.输入设备

输入设备是用来接收用户输入的原始数据和程序的设备，它是重要的人机接口。它的主要功能是负责将输入的程序和数据转换成计算机能识别的二进制数存放到内存中。

5.输出设备

输出设备是用于将存放在内存中的数据输出的设备。 它的主要功能是负责将计算机处理后的结果转变为人们所能接受的形式并通过显示、打印等方式输出。

通常将输入设备和输出设备合称为输入/输出设备，简称I/O(Input/Output)设备。

1.3.2 计算机的工作原理

要了解计算机的工作原理，必须从以下3个方面来说明。

1.“存储程序”的基本原理

1946年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼简化了计算机的结构，提出了计算机“存储程序”的基本原理，提高了计算机的速度，奠定了现代计算机设计的基础。 这个基本原理可以概括为以下3个基本点：

(1)计算机应包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部分;

(2)计算机内部应采用二进制来表示指令和数据;

(3)将编好的程序和数据存储在内存中，然后计算机自动地从内存中逐条取出指令和数据进行分析、处理和执行。

2.指令及其执行过程

指令是计算机能够识别和执行的一些基本操作，通常包含操作码和操作数两部分。操作码规定计算机要执行的基本操作类型，如加法操作;操作数则告诉计算机哪些数据参与操作。 计算机系统中所有指令的集合称为计算机的指令系统。 每种计算机都有一套自己的指令系统，它规定了该计算机所能完成的全部基本操作，如数据传送、算术和逻辑运算、I/O等。 一条指令的执行过程可以分为下面4步：

(1)取出指令：把要执行的指令从内存取到CPU中;

(2)分析指令：把指令送到指令译码器中进行分析;

(3)执行指令：根据指令译码器的译码结果向各个部件发出相应的控制信号，完成指令规定的操作功能;

(4)形成下条指令的地址，为执行下条指令做好准备。

3.程序的执行过程

程序是由若干条指令构成的指令序列。 计算机运行程序时，实际上是顺序执行程序中所包含的指令，即不断重复“取出指令、分析指令、执行指令”这个过程，直到构成程序的所有指令全部执行完毕，就完成了程序的运行，实现了相应的功能。

1.3.3 计算机的软件系统

计算机软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。 系统软件处于硬件和应用软件之间，具有计算机各种应用所需的通用功能，是支持应用软件的平台。 而应用软件则是为解决实际问题开发的专门程序，如财务管理软件包、统计软件包等。

1.系统软件

系统软件是在计算机系统中直接服务于计算机系统的由计算机厂商或专业软件开发商提供的，给用户使用的操作系统环境和控制计算机系统按照操作系统要求运行的软件。 它包括操作系统、语言处理程序、编译和连接程序、服务程序、数据库系统等。

(1)操作系统。 操作系统(Operating System)是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的程序的集合。 一般都具有处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口五大功能。 使用操作系统的目的有两个：一是管理计算机系统的所有资源;二是方便用户使用计算机而在计算机与用户之间提供接口。 目前常用的操作系统有UNIX、LINUX、Windows等。

(2)语言处理程序。 计算机语言一般分为3类，分别是机器语言、汇编语言和高级语言。 对计算机语言进行有关处理(编译、解释和汇编)的程序称为语言处理程序。

机器语言：用直接与计算机联系的二进制代码指令表达的计算机编程语言称为机器语言。 这种语言对于机器而言不需要任何翻译，但不易记忆，难于修改。 因为计算机只能接受以二进制形式表示的机器语言，所以任何高级语言最后都要翻译成二进制代码组成的程序(目标程序)才能在计算机上运行。

汇编语言：用能反映指令功能的助记符表达的计算机语言称为汇编语言(Assembler language)，它是符号化的机器语言。 用汇编语言写出的程序称为汇编语言源程序，机器无法执行它，必须用计算机配置好的汇编程序把它翻译成机器语言目标程序，机器才能执行。 这个翻译过程称为汇编过程。 汇编语言在编写、修改、阅读方面比机器语言均有很大改进，运行速度也快，但掌握起来比较困难。

高级语言：机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，虽然执行效率较高，但编写效率很低。 高级语言是一种与具体的计算机指令系统表面无关，而且描述方法接近人们对求解过程或问题的表达方法(倾向自然性语言)，易于掌握和书写的语言，并具有共享性、独立性。 这种语言所用的一套符号、标记更接近人们的日常习惯，便于理解记忆。常用的高级程序设计语言有C、C++、Java等。

(3)编译和连接程序。 编辑输入的高级语言程序称为源程序，源程序经过编译程序的编译生成目标程序，连接程序把这些目标程序组成一个可执行的程序。 这种方式称为程序的编译执行方式。 过程如图1-5所示。

(4)服务程序。 服务程序包括诊断程序和测试程序等，是专门用于计算机硬件性能测试和系统故障诊断维护的系统程序。 如能对CPU、驱动器、接口、内存等设备的性能和故障进行检测。

(5)数据库系统。 数据库系统是一个复杂的系统，它由硬件、操作系统、数据库、数据库管理系统等构成。 它实现了有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问，它与文件系统的重要区别是数据的充分共享、交叉访问、与应用程序的高度独立性。它的特点有查询迅速且准确、数据结构化且统一管理、数据冗余度小、具有较高的数据独立性、数据共享性好、数据控制功能强等。 常见的数据库管理系统有Access、SQL Server和Oracle等。

2.应用软件

应用软件是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决实际问题而设计的计算机程序，是指除系统软件外的所有软件，是由各种应用软件包和各种应用程序组成。 由于计算机已渗透到各个领域，因此，按其服务对象的不同，可以分为通用软件和专用软件。

(1)通用软件。 是为解决某一类问题而开发的，这类问题是大多数用户都会遇到和需要解决。 如办公软件MS Office、绘图软件AutoCAD、图像处理软件Photoshop等。

(2)专用软件。 是针对特殊用户的要求而设计的软件。 如银行的金融处理系统、交通信号灯的自动控制系统等。

1.3.4 微型计算机系统

目前，微型计算机(简称微型机或微机)主要包括台式电脑即PC机和笔记本电脑，如图1-6、图1-7所示的分别是台式电脑和笔记本电脑的外观。

下面着重介绍微型机中常见的硬件及其功能。

1.中央处理器(CPU)

微型机的中央处理器又称为微处理器，它是整个微型机系统的核心，可以直接访问内存储器。 它安装在主板的CPU插座中，是由制作在一块芯片上的运算器、控制器、若干寄存器以及内部数据通路构成的。

其中，运算器的主要功能是完成数据的算术和逻辑运算。 控制器一般由指令寄存器、译码器、程序计数器和控制电路组成，它根据指令的要求，对微型计算机各部件发出相应的控制信息，使它们协调工作。 寄存器用来暂存指令和经常使用的数据。 如图1-8所示的是Intel公司酷睿2至尊四核QX9770芯片。 目前，世界上生产微处理器芯片的公司主要有Intel和AMD两家著名公司。

由于微处理器的性能指标对整个微型机具有重大影响，因此，人们往往用CPU型号作为衡量微型机档次的标准。 通常Intel系列CPU性能由低到高依次为：8086→80286→80386→80486→Pentium→PentiumⅡ→PentiumⅢ→PentiumⅣ→Core→Core2→Core i3→Cor ei5→Core i7→Core i9等。 对于相同档次的CPU，在比较性能时还需看其主频(时钟频率)高低。 一般来说，主频越高，运算速度越快，性能也越好。

此外，微型机的字长也是影响性能和速度的一个重要因素。 微型机的字长首先是指操作数寄存器的长度，然后还要考虑出入处理器的数据宽度。 通常微型机的字长可分为8位、16位、32位、64位等。 字长越长，则表示数的有效位数越多，精度也越高。 因此，决定微型机的性能指标主要是CPU的主频和字长。

2.存储器

微型机的存储器分为两大类，一类是内存储器(简称内存或主存)，主要是临时存放当前运行的程序和所使用的数据;另一类是外存储器(简称外存或辅存)，主要是用于永久存放暂时不使用的程序和数据。 程序和数据在外存中以文件的形式存储，一个程序需要运行时，首先从外存调入内存，然后在内存中运行。

存储器中能够存放的最大数据信息量称为存储器的容量。 存储器容量的基本单位是字节(Byte)，记作B。 由于存储器中存储的一般是二进制数据，二进制数只有0和1两个代码，因而计算机技术中常把一位二进制数称为一位(bit)，记作b。 1个字节包含8位，即1B=8b。 在实际中为了便于表示大容量存储器，还常用KB、MB、GB、TB为单位，其换算关系为

1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB

(1)内存储器

绝大多数内存储器是由半导体材料构成的，如图1-9所示。 按其功能可分为：随机访问存储器(Random Access Memory， RAM)、只读存储器(Read Only Memory， ROM)等。

①RAM主要是用来根据需要随时读写。 它的特点是通电时存储的内容可以保持，断电后，存储的内容立即消失。 RAM可分为动态(Dynamic RAM)和静态(Static RAM)两大类。 所谓动态随机存储器DRAM是用MOS电路和电容来作存储元件的。 由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确，如每隔2ms刷新一次，因此称之为动态存储器。 所谓静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，它没有电容放电造成的刷新问题。 只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据。 DRAM的特点是集成密度高，主要用于大容量存储器。 SRAM的特点是存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。 微型机中配置的内存就是指RAM内存。目前，一般内存选配的容量是4～16G。

②ROM主要是用来存放固定不变的程序和数据，如BIOS程序。 它的主要特点是只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。 原来存储的内容是由厂家一次性写入的，因此断电后信息不会丢失，能永久保存下来。 ROM可分为可编程(Programmable)ROM、可擦除可编程(Erasable Programmable)ROM、电擦除可编程(Electrically Erasable Programmable)ROM。 如EPROM存储的内容可以通过紫外光照射来擦除，这使它的内容可以反复更改。

③其他内存储器。

a.高速缓冲存储器Cache。 随着CPU工作频率的不断提高，CPU对RAM的存取速度也提出了更高要求。 因为如果RAM的存取速度太慢的话，CPU将不得不处于等待状态，这将极大地影响系统工作效率。 这时就需要使用具有更高存取速度的存储芯片。

但是，由于在现有技术条件下高速存储芯片的价格太高，因此如果大量使用高速存储芯片，则可能带来系统成本过高的问题。 为了解决这一问题，在现代计算机设计中采用了高速缓冲存储器技术。

所谓高速缓冲存储器Cache，就是一种位于CPU与内存之间的存储器。 它的存取速度比普通内存快得多，但容量有限。 Cache主要用于存放当前内存中使用最多的程序块和数据块，并以接近CPU工作速度的方式向CPU提供数据。 由于在大多数情况下，一段时间内程序的执行总是集中于程序代码的某一较小范围，因此，如果将这段代码一次性装入高速缓存，则可以在一段时间内满足CPU的需要，从而使得CPU对内存的访问变为对高速缓存的访问，以提高CPU的访问速度和整个系统的性能。

b.CMOS存储器。 CMOS是一小块特殊的内存，它保存着计算机的当前配置信息，如日期、时间、硬盘容量、内存容量等。 这些信息大多是系统启动时所必需的或者是可能经常变化的。 如果把这些信息存放在RAM中，则系统断电后数据无法保存;如果存放在ROM中，又无法修改(例如硬盘升级或修改时间)。 而CMOS的存储方式则介于RAM和ROM之间。 CMOS靠电池供电，而且耗电量极低，因此在计算机关机后仍能长时间保存信息。

(2)外存储器

由于价格和技术方面的原因，内存的存储容量受到限制。 为了满足存储大量的信息，就需要采用价格便宜的外存储器。 目前，常用的外存储器有硬盘、光盘、U盘和移动硬盘等。 由于外存储器设置在计算机外部，所以也可归属于计算机外部设备。

①硬盘。 硬盘是最重要的外存储器，它由一组同样大小、涂有磁性材料的铝合金圆盘片环绕一个共同的轴心组成的。 硬盘一般都封装在一个质地较硬的金属腔体里，然后将整个硬盘固定在主机箱内，因而它不能像软盘那样随时放入和拿出，不便于携带，如图1-10所示。 同时硬盘内的洁净度要求非常高，采用密封型空气循环方式和空气过滤装置，不得任意拆卸。

硬盘在出厂时必须经过以下3个步骤才能正常使用：a.对硬盘进行低级格式化;b.对硬盘进行分区;c.对硬盘进行高级格式化。 通常这些工作都是由硬盘经销商完成，到达用户手中的硬盘可以直接使用。

硬盘具有存储容量大、存取速度快、可靠性高、每兆字节成本低等优点。 目前，市面上流行的是容量为160GB、250GB、320GB等规格的硬盘。 而且随着磁盘记录技术的迅速发展，硬盘存储容量得到了大幅度提高，已经出现了存储容量2560GB(约2.5TB)的硬盘，在不久的将来会出现存储容量更大的硬盘。

影响硬盘的首要性能指标是存储容量。 一个硬盘一般由多个盘片组成，盘片的每一面都有一个读写磁头(Head)。 硬盘使用时通过格式化将盘片划分成若干个同心圆，每个同心圆都称为磁道，磁道的编号从最外层以0开始(第0道)，每个盘片上划分的磁道数是相同的。 许多盘片组中相同磁道从上向下就形成了一个想象的圆柱，称为硬盘的柱面(Cylinder)。 同时将每个磁道再划分为若干扇区，扇区容量仍为512B。 硬盘容量的计算公式为

硬盘容量=512B/扇区×扇区数/磁道×柱面数×磁头数

例：一个硬盘有65个磁头，18898个柱面(磁道)，每个磁道有63扇区，则此硬盘的容量为

512×63×18898×65=39622302720B≈39.6GB

影响硬盘的另一个重要性能指标是存取速度。 影响存取速度的因素有：平均寻道时间、数据传输率、盘片旋转速度(转速)以及缓冲存储器(缓存)容量等。 如普通硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm，笔记本硬盘转速一般是4200rpm、5400rpm，服务器硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm。 较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。

由于软盘和硬盘分别是在以塑料或铝合金为基盘的两面涂以磁性材料，因此通常将软盘和硬盘统称为磁盘。

②光盘。 光盘是近年来发展迅速的一种外存储介质。 它主要利用激光技术读写信息，可以存放各种文字、声音、图形、图像等信息，还具有价格低、容量大、易长期保存等优点。

目前常用于计算机系统的光盘可分为两大类：激光磁盘(Compact Disk，CD)和数字视频光盘或数字多用途光盘(Digital Video Disk or Digital Versatile Disk，DVD)。

不论哪种光盘在读写时都需将光盘放入相应的光盘驱动器(简称光驱)中，光驱有内置式和外置式两种，如图1-11所示。 内置式光驱是固定安装在主机箱内，外置式光驱在使用时是通过数据线与计算机相连。 由光盘、光驱构成了光盘存储器。

CD光盘可分为只读型光盘、一次性写入光盘、可擦除型光盘等。

a.只读型光盘(Compact Disk Read Only Memory，CD-ROM)。 这种光盘是由生产厂家预先写入数据或程序，出厂后用户只能读取，而不能写入、修改。 信息是以一系列0和1存入CD盘的，在盘片上用平坦表面表示0，而用凹坑端部(即凹坑的前沿和后沿)表示1。 光盘表面由一层保护涂层覆盖，让使用者无法触摸到数据的凹坑，这有助于盘片不被划伤、印上指纹和粘附其他杂物。

b.一次性写入光盘(Compact Disk Recordable，CD-R)。 这种光盘可由用户一次写入，多次读出。 通过在光盘上加一层可一次性记录的染色层，然后在专用的光盘刻录机(也是一种光驱，主要具有写入数据的功能，普通光驱不具有此功能)中进行写入。 读盘的速度高于刻录的速度。

c.可擦除型光盘(Compact Disk ReWritable，CD-RW)。 这种光盘可由用户反复多次写入，多次读出。 通过在光盘上加一层可改写的染色层，然后在专用的光盘刻录机中进行写入。

用CD-R或CD-RW光盘作计算机外存，因具有更换性而消除了联机存储容量的限制。

DVD光盘也可分为只读型DVD光盘(Digital Video Disk Read Only Memory，DVD-ROM)、一次性写入DVD光盘(Digital Video Disk Recordable，DVD-R)、可擦除型DVD光盘(Digital Video Disk ReWritable，DVD-RW)等。

CD光盘有一个数据传输速率的指标，称为倍速。 一倍速的数据传输速率是150Kbit/s，记为“1X”，常见的光驱速度有“48X”“52X”等。 CD光盘的存储容量比较大，一张4.72英寸(120mm)的CD光盘，其实际容量可达650MB。 而同样尺寸的DVD光盘则存储容量更大，可达4.7～17.7GB。 目前，DVD驱动器已经成为微型机的标准配置。

③U盘和移动硬盘。 U盘即USB盘的简称，而优盘只是U盘的谐音称呼，如图1-12所示。 U盘是采用闪存(Flash Memory)存储技术的USB外存储器，是闪存的一种，因此也叫闪盘。 其最大的特点就是：小巧易于携带，存储容量大，可靠性高，可以热插拔并且价格便宜。 一般的U盘容量有1G、2G、4G、8G、16G等。 它携带方便，是移动存储设备之一，不用长期插在机箱里，可以把它挂在胸前、吊在钥匙串上，甚至放进钱包里。 U盘内写入的数据可以长期保存，断电后不会丢失，因此可以当作外存来使用。

对于需要存储的数据量更大时，还可以使用其他的容量更大的可移动存储设备，这就是移动硬盘，如图1-13所示。

移动硬盘(Mobile Hard Disk)顾名思义是以硬盘为存储介质，强调便携性的外存储产品。 市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为存储介质，而只有很少部分的是以微型硬盘(1.8英寸硬盘等)为存储介质，但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为存储介质。 因为采用硬盘为存储介质，移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。 移动硬盘多采用USB、IEEE1394等传输速度较快的接口，可以较高的速度与系统进行数据传输。

移动硬盘的优点是：①容量大。 移动硬盘可以提供相当大的存储容量，是一种较具性价比的移动存储产品。 市场中的移动硬盘能提供80GB、120GB、160GB等最高可达4TB的容量，一定程度上满足了用户的需求;②传输速度高。 移动硬盘大多采用USB、IEEE1394接口，能提供较高的数据传输速度;③使用方便。 主流的微型机都配备了2～8个USB接口功能，USB设备在大多数版本的Windows操作系统中，都可以不需要安装驱动程序，具有真正的“即插即用”特性，使用起来灵活方便;④可靠性提升。 移动硬盘以高速、大容量、轻巧便捷等优点赢得许多用户的青睐，而更大的优点还在于其存储数据的安全可靠性。 它采用以硅氧为材料的磁盘驱动器，以更加平滑的盘面为特征，有效地降低了盘片可能影响数据可靠性和完整性的不规则盘面的数量，更高的盘面硬度使移动硬盘具有很高的可靠性。

3.输入/输出设备

(1)输入设备

输入设备负责将数字、文字、符号、图形、图像、声音等形式的信息输入到计算机中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。

①键盘。 键盘是计算机中最基本的输入设备。 用户可以通过键盘输入命令、数据、程序等信息，或通过一些操作键和组合键来控制信息的输入、编辑，或对系统的运行进行一定程度的干预和控制。 它是人机交互的一个主要媒介。 传统的有101键盘、104键盘、108键盘等，目前在微型机上常用的是104键盘。 按照功能的不同，可以将键盘分为4个键区，分别是主键盘区、功能键区、编辑键区和数字键区，如图1-14所示。

②鼠标。 鼠标因形似老鼠而得名，鼠标的标准称呼是鼠标器，英文名“Mouse”，是目前除键盘之外的最常见的一种基本输入设备，如图1-15所示。

鼠标的分类可以依据外形分为两键鼠标、三键鼠标、滚轴鼠标和感应鼠标。 两键鼠标和三键鼠标的左右按键功能完全一致，一般情况下，用不着三键鼠标的中间按键，但在使用某些特殊软件时(如AutoCAD等)，这个键也会起一些作用;滚轴鼠标和感应鼠标在笔记本电脑上用得很普遍，向不同方向转动鼠标中间的小圆球，或在感应板上移动手指，光标就会向相应方向移动，当光标到达预定位置时，按一下鼠标或感应板，即可执行相应功能。

也可以根据其工作原理来分类：机械式鼠标、光电式鼠标、光机式鼠标、无线鼠标和3D鼠标。

下面简要介绍鼠标的基本操作。

鼠标控制着屏幕上的一个指针形光标()。 当鼠标移动时，鼠标光标就会随着鼠标的移动而在屏幕上移动。 鼠标有5种基本操作，可以用来实现不同的功能。 具体操作名称与作用如下。

· 单击：将鼠标指针指向某一对象，按一下鼠标左键，称为左单击，其作用是选择一个对象或选项;将鼠标指针指向某一对象，按一下鼠标右键，称为右单击，其作用是弹出快捷菜单，它是执行命令的一种很方便的方式。

· 双击：将鼠标指针指向某一对象，快速地按两下鼠标左键然后松开，其作用是可以用来启动一个程序或打开一个窗口。

· 移动：握住鼠标在桌子上来回移动，这时屏幕上的鼠标箭头会跟着来回移动，如将鼠标箭头从屏幕上的一个位置，移动到另一个位置，就要进行移动操作。

· 指向：移动鼠标，将鼠标指针放到某一对象上，其作用是会激活对象或显示该对象的有关提示信息。

· 拖动：也称为拖曳或拖放，即将鼠标指针移到该对象上，按住鼠标左键不放并拖动到预定位置，然后松开鼠标左键。 其作用是可以使用鼠标将一个对象拖动到一个新的位置。

鼠标指针是屏幕上随鼠标移动的图形元素，它随鼠标操作的不同，在屏幕上显示多种形状，常见的有如下一些。

：在屏幕上，有一个表示鼠标当前位置的小光标。鼠标移动时，屏幕上的小光标也随着移动。 鼠标指针大部分时间呈现此状态，表示此时鼠标可以选择对象。

：当鼠标指针出现此形状时，表示系统正在执行某操作，要求用户等待。

：编辑文本时，鼠标指针会变成一个长形垂直条。

：需要单击打开某个链接时鼠标指针变成一个手形。

：鼠标在窗口边缘的时候，就变成此4种鼠标指针之一，可以通过拖动改变窗口大小的双箭头。

：当应用程序抢先运行时，鼠标指针出现此形状，称为后台运行状态。此时不必专门等待，可以处理其他任务。

：当鼠标指针出现此形状时，可用键盘上的方向键移动对象，按回车键，对象即可到达新位置。

：表示当前操作不可用。

③扫描仪。 扫描仪是一种光机电一体化的高科技产品。 它是将各种形式的图像信息输入计算机的重要工具，是继键盘和鼠标之后的第三代计算机输入设备，也是功能极强的一种输入设备。 目前扫描仪已广泛应用于各类图形图像处理、出版、印刷、广告制作、办公自动化、多媒体、图文数据库、图文通信、工程图纸输入等领域。

目前市场上扫描仪种类很多，按不同的标准可分成不同的类型。 按扫描原理可将扫描仪分为以CCD为核心的平板式扫描仪、手持式扫描仪和以光电倍增管为核心的滚筒式扫描仪;按扫描图像幅面的大小可分为小幅面的手持式扫描仪、中等幅面的台式扫描仪和大幅面的工程图扫描仪;按扫描图稿的介质可分为反射式(纸材料)扫描仪和透射式(胶片)扫描仪以及既可扫反射稿又可扫透射稿的多用途扫描仪;按用途可将扫描仪分为可用于各种图稿输入的通用型扫描仪和专门用于特殊图像输入的专用型扫描仪，如条码读入器、卡片阅读机等。

如图1-16所示是平板式扫描仪的一种。

(2)输出设备

输出设备负责将主机内的信息转换成数字、文字、符号、图形、图像、声音等形式进行输出。 常用的输出设备有显示器、打印机等。

①显示器。 显示器又称监视器，是微型机不可缺少的输出设备。 其作用是将主机处理后的信息转换成光信号，最终将其以文字、数字、图形、图像形式显示出来。 它是人机交互的另一个主要媒介。 从早期的黑白世界到现在的色彩世界，显示器走过了漫长而艰辛的历程，随着显示器技术的不断发展，显示器的分类也越来越细。 目前常用的显示器包括阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器、液晶显示器(Liquid Crystal Dis-play，LCD)、LED(Light Emitting Diode，LED)显示器和等离子显示器(Plasma Display Panel，PDP)等。

a.CRT显示器：CRT显示器是早期应用最广泛的显示器，也是十几年来形状与使用功能变化最小的计算机外设产品之一，如图1-17所示。 其优点是显示分辨率高、价格便宜、使用寿命较长，缺点是电源消耗大、体积大等。

b.LCD显示器：LCD显示器即液晶显示屏，是一种采用液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器，如图1-18所示。 LCD显示器与CRT显示器相比，具有图像质量细腻稳定、低辐射、完全平面、对人身体健康影响较小等优点，但一般价格较贵。

c.LED显示器：LED显示器是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，它集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体。 与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。 LED与LCD的功耗比大约为1∶10，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，能提供宽达160°的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示屏还可以进行联网播出。

d.等离子显示器：PDP(Plasma Display Panel)是采用了近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新一代显示设备。 等离子显示器具有高亮度、高对比度、纯平面图像无扭曲、超薄设计、超宽视角等特点。 它还具备了DVD分量接口、标准VGA/SVGA接口、S端子、HDTV分量接口(Y、Pr、Pb)等，可接收电源、VCD、DVD、HDTV和计算机等各种信号的输出。

②打印机。 打印机作为计算机重要的输出设备已被广大用户所接受，也已成为办公自动化系统的一个重要设备。 它的作用就是打印输出计算机里的文件，可以打印文字，也可以打印图片。 打印机种类很多，按照打印工作原理，可以分为针式、喷墨和激光打印机三大类。

a.针式打印机(Wire Printer)如图1-19所示。 针式打印机中的打印头是由多支金属撞针组成，撞针排列成一直行。 当指定的撞针到达某个位置时，便会弹射出来，在色带上打击一下，让色素印在纸上做成其中一个色点，配合多个撞针的排列样式，便能在纸上打印出文字或图形。 针式打印机的优点是耗材便宜(包括打印色带和打印纸)，缺点是打印速度慢，噪音大，打印分辨率低。 此外，针式打印机可以打印多层纸，因此，在票据打印中经常选用它。

b.喷墨打印机(Ink Jet Printer)如图1-20所示。 喷墨打印机使用大量的喷嘴，将墨点喷射到纸张上。 由于喷嘴的数量较多，且墨点细小，能够做出比针式打印机更细致、混合更多种的色彩较果。 喷墨打印机的优点是从低档到高档的都有，其价格可以适合各种层次的需要;打印效果优于针式打印机，无噪音，并且能够打印彩色图像。 缺点是打印速度慢、墨盒消耗快，并且耗材贵，特别是彩色墨盒。

c.激光打印机(Laser Printer)如图1-21所示。 激光打印机是利用碳粉附着在纸上而成像的一种打印机。 它主要是利用激光打印机内的一个控制激光束的磁鼓，借着控制激光束的开启和关闭，当纸张在磁鼓间卷动时，上下起伏的激光束会在磁鼓产生带电核的图像区，此时打印机内部的碳粉会受到电荷的吸引而附着在纸上，形成文字或图形。 由于碳粉属于固体，而激光束有不受环境影响的特性，所以激光打印机可以长年保持印刷效果清晰细致，在任何纸张上打印都可得到好的效果。 激光打印机是各种打印机中打印效果最好的，其打印速度快、噪音低，缺点是耗材贵、价格高，而且一般以黑白居多。

4.微型计算机性能指标

要全面衡量一台微型机的性能，必须用系统的观点来综合考虑。 除了前面已经介绍的CPU类型、主频、字长、存储容量这些主要的性能指标外，还应该考虑以下指标。

(1)运算速度。 运算速度是指计算机进行数值运算的快慢程度，它是衡量计算机性能的一项重要指标。 通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令/秒”(Million Instruction Per Second，MIPS)来描述。同一台计算机，执行不同的运算所需时间可能不同，因而对运算速度的描述常采用不同的方法。 运算速度通常有两种表示方法：一种是把计算机在1秒钟内完成定点加法的次数记为该机的运算速度，称为“定点加法速度”;另一种是把计算机在1秒钟内平均完成的四则运算次数记为该机的运算速度，称为“平均速度”。

(2)外部设备配置。 外部设备配置是指一套计算机系统所配置的外部设备种类及其性能指标。 一台微型计算机可配置外部设备的数量以及配置外部设备的类型，对整个系统的性能有重大影响。 例如，所配显示器是CRT还是LCD，分辨率是多少;是否配有打印机，是激光的还是喷墨的以及是否配有摄像头等，都是外部设备选择中要考虑的问题。

(3)软件配置。 软件配置情况直接影响微型计算机系统的使用和性能的发挥。 通常应配置的软件有操作系统、高级语言及工具软件等，另外还可配置数据库管理系统和各种应用软件。

(4)可靠性。 计算机的可靠性是指计算机连续无故障运行的最长时间，以“小时”计。 可靠性越高，则表示计算机无故障运行的时间越长。

(5)性能价格比。 在全面考虑一台计算机的综合性能指标时，性能价格比是一个不可忽视的因素。 性能优良、价格合理，可以促进该种型号的计算机的推广应用。 例如，微型计算机与其他几种机型相比，性能价格比较高，因此在社会生活各方面获得了更广泛的应用。

上述几个方面是全面衡量一个计算机系统性能的基本技术指标，但对于不同用途的计算机，在性能指标上的侧重应有所不同。

5.微型计算机系统集成

微型机系统的结构与普通计算机相比，既有共同之处，又有其自身的特点。 一个完整的微型机系统仍然是由硬件系统和软件系统两大部分构成，其微型机系统的组成如图1-22所示。

一台微型机从用户角度看，它的硬件一般是由主机、显示器、键盘、鼠标、音箱、打印机等设备构成。 主机是微型机中最重要的组成部件，打开微型机主机箱盖板后，可以看到安放在其中的主板、CPU、内存、硬盘、光驱、显示卡、电源等。 典型的主机箱内部结构如图1-23所示。

其中，主板是主机箱中最大的电路板，又称为母板，其外观如图1-24所示。 在主板上集成了CPU插座、内存插槽、控制芯片组、总线扩展槽、BIOS芯片、键盘与鼠标插座以及各种外设接口等。 微型机正是通过主板将CPU、内存、显卡、声卡、网卡、键盘、鼠标等部件连接成一个整体并协调工作的。 随着超大规模集成电路技术的发展，主板的集成度越来越高，芯片数目越来越少，故障率逐步降低，速度及稳定性也随之提高。

【思考题】

(1)一个完整的计算机系统由哪两大部分组成? 这两部分有何联系?

(2)计算机硬件由哪五大部分组成，各部分的作用分别是什么?

(3)操作系统的作用是什么，你知道的有哪些操作系统?

(4)影响计算机硬件性能的主要性能指标有哪些?

(5)常见的存储设备有哪些?

(6)鼠标的基本操作有哪些?

(7)目前常用的计算机打印机有哪几种，各有何应用特点?