计算机控制系统的硬件基础

计算机硬件系统的五大基本构成一、中央处理器（CPU）中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）是计算机硬件系统中最为核心和重要的部件之一。

它负责执行指令和进行数据处理，是计算机的大脑。

CPU由控制单元、算术逻辑单元和寄存器组成。

控制单元负责指令的解码和执行，算术逻辑单元则负责进行数据的运算和逻辑操作，寄存器用于存储指令和数据。

二、内存（Memory）内存（Memory）是计算机中用于存储数据和指令的地方。

内存分为主存储器和辅助存储器两种。

主存储器（主内存）是CPU直接访问的存储器，用于存储当前执行的程序和数据，其速度快、容量较小。

辅助存储器（如硬盘、SSD等）则用于长期存储数据和程序，容量较大但速度相对较慢。

三、输入设备输入设备是用于将外部信息输入计算机系统的设备。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。

键盘用于输入文字和命令，鼠标用于控制光标和选择操作，扫描仪和摄像头则用于将纸质文件或图像转换为数字化的数据。

四、输出设备输出设备是用于将计算机处理后的信息输出给用户或其他设备的设备。

常见的输出设备包括显示器、打印机、音频设备等。

显示器用于将计算机处理后的图像和文字显示给用户，打印机用于将电子文件打印成纸质文件，音频设备则用于播放声音和音乐。

五、存储设备存储设备用于长期存储数据和程序。

除了内存和辅助存储器外，还有许多其他的存储设备，如固态硬盘（SSD）、光盘、磁带等。

固态硬盘（SSD）以其高速读写、低功耗和可靠性等优点在近年来得到广泛应用，光盘适用于存储大容量的数据，磁带则适用于大规模的数据备份和存储。

计算机硬件系统的五大基本构成包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和存储设备。

CPU负责执行指令和进行数据处理，内存用于存储数据和指令，输入设备用于将外部信息输入计算机系统，输出设备用于将计算机处理后的信息输出给用户或其他设备，存储设备用于长期存储数据和程序。

计算机控制系统课程复习题答案一、知识点：计算机控制系统的基本概念;具体为了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势;回答题：1.画出典型计算机控制系统的基本框图；答：典型计算机控制系统的基本框图如下：2.简述计算机控制系统的一般控制过程；答：1 数据采集及处理,即对被控对象的被控参数进行实时检测,并输给计算机进行处理；2 实时控制,即按已设计的控制规律计算出控制量,实时向执行器发出控制信号;3.简述计算机控制系统的组成；答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成,计算机系统又由硬件和软件组成;4.简述计算机控制系统的特点；答：计算机控制系统与连续控制系统相比,具有以下特点：⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统;⑵计算机控制系统修改控制规律,只需修改程序,一般不对硬件电路进行改动,因此具有很大的灵活性和适应性;⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律;⑷计算机控制系统并不是连续控制的,而是离散控制的;⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式,同时控制多个回路;⑹采用计算机控制,便于实现控制与管理一体化;5.简述计算机控制系统的类型;答：1操作指导控制系统；2直接数字控制系统；3监督计算机控制系统4分级计算机控制系统二、知识点：计算机控制系统的硬件基础;具体为了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用,掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法,能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统;回答题：1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图;2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图;3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器;答：W78系列,如W7805、7812、7824等；W79系列,如W7805、7812、7824等4.使用光电隔离器件时,如何做到器件两侧的电气被彻底隔离答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离;5.说明隔离电源的基本作用;答：为了实施隔离技术,隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离的电源供电,以切断各个部分间的电路联系;6.什么是采样或采样过程7.答：采样或采样过程,就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程,有时也称为离散化过程;8. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式;答：1 连续信号;2 模拟信号;3 离散信号;4 采样信号;5 数字信号;9. 根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型10.答：根据采样过程的特点,可以将采样分为以下几种类型;1 周期采样 ;指相邻两次采样的时间间隔相等,也称为普通采样;2 同步采样;如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同且同时进行采样;3 非同步采样;如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同但不同时开闭;4 多速采样;如果一个系统中有多个采样开关,每个采样开关都是周期采样的,但它们的采样周期不相同;5 随机采样;若相邻两次采样的时间间隔不相等;11. 什么是信号重构答：把离散信号变为连续信号的过程,称为信号重构,它是采样的逆过程;12. 写出零阶保持器的传递函数; 答：零阶保持器的传递函数为01e ()TsH s s--=; 13. 引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影响答：零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点;14. 简述采样定理的基本内容;答：采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱,其最高频率为max ω,则对)(t f 进行周期采样且采样角频率s max 2ωω≥时,连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定,亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f ;15. 简述连续信号的定义;答：连续信号是在整个时间范围均有定义的信号,它的幅值可以是连续的,也可以是断续的;16. 简述离散信号的定义;答：模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号,它的幅值在某一时间范围内是连续的;模拟信号是连续信号的一个子集,在大多数场合与很多文献中,将二者等同起来,均指模拟信号;17. 简述采样信号的定义;答：采样信号是离散信号的子集,在时间上是离散的、而幅值上是连续的;在很多场合中,我们提及离散信号就是指采样信号;18. 简述数字信号的定义;答：数字信号是幅值整量化的离散信号,它在时间上和幅值上均是离散的;三、知识点：数字控制器的模拟化设计方法;具体为介绍数字控制器的模拟化设计方法,掌握模拟控制器与数字控制器的转换方法,掌握数字PID 控制器的设计方法及存在的问题、改进的办法;回答题：1. 简述比例调节作用;答：比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器立即产生控制作用,使输出量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数K P;比例调节器虽然简单快速,但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差;加大比例系数K P可以减小静差,但是K P过大时,会使系统的动态质量变坏,引起输出量振荡,甚至导致闭环系统不稳定;2.简述积分调节的作用答：为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节;积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零;积分时间常数T I大,则积分作用弱,反之强;增大T I将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性;引入积分调节的代价是降低系统的快速性;3.简述微分调节的作用答：为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理;微分作用的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定;4.为什么会出现比例和微分饱和现象答：当给定值发生很大跃变时,在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大由于积分项的系数一般小得多,所以积分部分的增量相对比较小;如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度,那么,控制作用必然不如应有的计算值理想,其中计算值的多余信息没有执行就遗失了,从而影响控制效果;5.如何消除比例和微分饱和现象答：抑制比例和微分饱和的办法之一是用“积分补偿法”;其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来,一旦有可能再补充执行;6.增量型PID控制算式具有哪些优点答：1计算机只输出控制增量,即执行机构位置的变化部分,因而误动作影响小;2在i时刻的输出ui,只需用到此时刻的偏差,以及前一时刻、前两时刻的偏差e i-1、e i-2和前一次的输出值u i-1,这大大节约了内存和计算时间;3在进行手动—自动切换时,控制量冲击小,能够较平滑地过渡;7.如何利用试凑法调整PID算法的参数答：1先整定比例部分：将比例系数KP由小调大,并观察相应的系统响应趋势,直到得到反应快、超调小的响应曲线;2如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求,则需加入积分环节;3如果即使有比例积分控制器消除了偏差,但动态过程仍不令人满意,则可以加入微分环节,构成PID 控制器;在整定时,可先置微分时间系数TD为零,在第二步整定的基础上,增大微分时间系数TD,同时相应地改变比例系数KP和积分时间系数TI,逐步试凑,以获得满意的调节效果和控制参数;8.何为积分饱和现象答：在标准PID位置算法中,控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下,系统输出会出现较大的偏差,这种较大偏差,不可能在短时间内消除,经过积分项累积后,可能会使控制量uk很大,甚至超过执行机构的极限u max;另外,当负误差的绝对值较大时,也会出现u<u min的另一种极端情况;显然,当控制量超过执行机构极限时,控制作用必然不如应有的计算值理想,从而影响控制效果;这类现象在给定值突变时容易发生,而且在起动时特别明显,故也称“起动效应”;9.如何消除积分饱和现象答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大;因此当偏差大于某个规定的门限值时,删除积分作用,PID控制器相当于一个PD调节器,既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象,不致使系统产生过大的超调和振荡;只有当误差e在门限ε之内时,加入积分控制,相当于PID控制器,则可消除静差,提高控制精度;10.等效离散化设计方法存在哪些缺陷答：等效离散化设计方法存在以下缺陷：1 必须以采样周期足够小为前提;在许多实际系统中难以满足这一要求;2 没有反映采样点之间的性能;特别是当采样周期过大,除有可能造成控制系统不稳定外,还使系统长时间处于“开环”、失控状态;因此,系统的调节品质变坏;3 等效离散化设计所构造的计算机控制系统,其性能指标只能接近于原连续系统只有当采样周期T=0时,计算机控制系统才能完全等同于连续系统,而不可能超过它;因此,这种方法也被称为近似设计;计算题：1. 用后向差分法求下列模拟控制器的等效数字控制器,设采样周期T=1s;解：2. 用双线性变换法求下列模拟控制器的等效数字控制器,设采样周期T=;解：3．某连续控制系统的校正装置的传递函数为试分别用前向差分法和后向差分法求该装置的递推输出序列设输入为et,输出为ut ;解：前向差分后向差分4. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数Dz,其中T=1s;解：应用双线性变换211zsT z-=+5. 已知某连续控制器的传递函数为写出等效的递推型数字PID控制器的差分形式;解：应用后向差分法11z sT--=6. 已知某连续控制器的传递函数为现用数字PID算法实现它,试写出其相应的增量型PID算法输出表达式;设采样周期T=1s;解：应用后向差分法等效离散化11z sT--=四、知识点：计算机控制系统的直接设计方法;具体为掌握数字控制器的直接设计方法,包括最少拍无差有波纹、无波纹系统设计方法,大林方法;了解根轨迹设计法及频域设计法;回答题：1.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤;答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下：1根据已知的被控对象,针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件,确定理想的闭环脉冲传递函Φz;数()2确定数字控制器的脉冲传递函数Dz；根据Dz编制控制算法程序;2.什么是最少拍设计3.答：最少拍设计,是指系统在典型输入信号如阶跃信号,速度信号,加速度信号等作用下,经过最少拍有限拍,使系统输出的稳态误差为零;4.最少拍设计有什么不足之处答：最少拍控制器设计时,对于不同的输入,要求使用不同的闭环脉冲传递函数;所以这样设计出的控制器对各种典型输入信号的适应能力较差;若运行时的输入信号与设计时的输入信号形式不一致,将得不到期望的最佳性能;5.最少拍无纹波控制器实现的必要条件是什么6.答：最少拍无纹波控制能够实现的必要条件是被控对象中含有与输入信号相对应的积分环节数;7.大林算法的设计目标是什么答：大林算法的设计目标都是使闭环传递函数Φs相当于一个纯滞后环节和一个惯性环节的串联,其中纯滞后环节的滞后时间τ与被控对象的纯滞后时间完全相同;8.所谓振铃现象是什么答：所谓振铃Ringing现象,是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡;9.振铃幅度如何定义答：振铃幅度RA用来衡量振铃强烈的程度;常用单位阶跃作用下数字控制器第0次输出量与第1次输出量的差值来衡量振铃现象强烈的程度;10.如何消除振铃现象答：有两种方法可用来消除振铃现象;第一种方法是先找出Dz中引起振铃现象的因子z=-1附近的极点,然后令其中的z=1,根据终值定理,这样处理不影响输出量的稳态值;第二种方法是从保证闭环系统的特性出发,选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数T c,使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象;计算题：1. 已知广义被控对象:1e 1()(1)Ts G s s s s --=+, 给定T =1s ;针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统;解：由已知条件,被控对象含有一个积分环节,有能力产生单位斜坡响应;求广义对象脉冲传递函数为可以看出,Gz 的零点为单位圆内、极点为1单位圆上、单位圆内,故u =0,v =0单位圆上除外,m =1;根据稳定性要求,Gz 中z =1的极点应包含在Φe z 的零点中,由于系统针对等速输入进行设计,故p =2;为满足准确性条件另有Φe z=1－z -12F 1z ,显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设解得 1,210-==c c ;闭环脉冲传递函数为则 1111e () 5.435(10.5)(10.368)()()()(1)(10.718)Φz z z D z Φz G z z z ------==-+ 2. 设不稳定对象112.2()1 1.2z G z z--=+,试对单位阶跃输入设计最少拍有纹波控制器; 解：由112.2()1 1.2z G z z--=+知,0, 1, m=1, 1u v p === 3. 给定对象1111210.265(1 2.78)(10.2)()(1)(10.286)z z z G z z z -----++=--,试对单位阶跃输入设计最少拍有纹波数字控制器;解：由题知,1, 0, m=1, 1u v p ===4. 已知广义被控对象:1e 1()1Ts G s s s --=+, 给定T =1s;针对单位阶跃输入设计最小拍无纹波控制系统;解：广义对象脉冲传递函数为可以看出,Gz 的零点为单位圆内、极点为1单位圆上、单位圆内,故w =0,v =0单位圆上除外, m =1;针对阶跃输入进行设计,故p =1;于是可设解得 01c =;闭环脉冲传递函数为则 11e ()10.368()()()0.632(1)Φz z D z Φz G z z ---==- 5. 设对象的传递函数 10()(1)=+G s s s ,采样周期T ＝1s,试对单位阶跃输入设计最少拍无纹波数字控制器;解：对所给对象求z 变换,可得 6. 已知广义被控对象为21e 1()e 1Ts s G s s s ---=+;其中,T =1s;期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为T c =,应用史密斯预估器方法确定数字控制器;解：不含纯滞后的广义对象脉冲传递函数为广义对象脉冲传递函数为不考虑纯滞后,闭环系统理想脉冲传递函数为01()0.51Φs s =+,进而1011e 10.865()0.5110.135Ts z Φz s s z ---⎡⎤-==⎢⎥+-⎣⎦Z 求得100100()10.368() 1.369[1()]()1Φz z D z Φz G z z ---==-- 于是得史密斯预估器如下7. 某电阻炉,其传递函数可近似为带纯滞后的一阶惯性环节 用飞行曲线法测得电阻炉的有关参数为d d 1.16,τ30s,680s K T ===;若采用零阶保持器,取采样周期T ＝6s,要求闭环系统的时间常数为350T s τ=;用大林算法求取对电阻炉实现温度控制的数字控制器的算式;解：根据大林算法。

计算机硬件基础知识点计算机硬件是计算机系统中的物理部分，包括各种电子设备、电路板、芯片、存储器、显示器、键盘、鼠标等。

它们合作工作，为计算机系统提供数据处理、存储、输入输出等功能。

本文将介绍计算机硬件的一些基础知识点。

一、中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行程序指令、进行算术逻辑运算等。

它由控制单元、算术逻辑单元和寄存器等组成。

控制单元负责控制计算机各个部件的协调工作，算术逻辑单元负责执行各种算术和逻辑运算，寄存器则用于保存指令和数据。

二、内存内存是计算机用于临时存储数据和指令的地方，也被称为主存。

内存的容量通常以字节为单位，它分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM是可以读写的，用于存储运行中的程序和数据；ROM是只读的，用于存储固化的程序和数据，一般不可修改。

三、硬盘硬盘是计算机用于长期存储数据的设备，它以磁盘的形式存在。

硬盘的容量通常以字节为单位，可以存储大量的文件和数据。

硬盘的读写速度较慢，但容量较大，适合存储大量的数据和文件。

四、显卡显卡是计算机用于输出图像和视频信号的设备，也被称为显示适配器。

它负责将计算机内部的数据转换成可以在显示器上显示的图像信号。

显卡的性能决定了计算机的图像处理能力和显示效果。

五、主板主板是计算机的核心电路板，它将各个硬件部件连接起来，并协调它们的工作。

主板上集成了大量的接口和插槽，用于连接处理器、内存、硬盘、显卡等设备。

主板上还集成了一些芯片组，负责控制和管理各个硬件设备的通信和数据传输。

六、电源电源是为计算机提供电能的设备，它将电能转换成计算机所需的电压和电流。

电源的稳定性和可靠性对计算机的正常运行至关重要。

七、输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行交互。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，用于将人的输入转换成计算机可以识别的数据；常见的输出设备有显示器、打印机、音响等，用于将计算机处理后的数据转换成人可以理解的形式。

计算机控制系统设计的基本内容
计算机控制系统设计主要包括以下基本内容:
1. 控制理论基础知识：计算机控制系统的设计需要运用控制理论的基础知识，如传递函数、稳定性分析、动态响应分析等。

2. 计算机控制系统的硬件设计：包括控制器、传感器、执行器等硬件设备的设计和选型，需要考虑硬件设备的可靠性、性能、成本和可维护性等因素。

3. 计算机控制系统的软件设计：包括控制系统的算法设计、软件界面设计、数据采集和处理等，需要运用计算机编程语言和软件设计工具进行开发。

4. 计算机控制系统的调试和测试：设计完成后，需要进行系统调试和测试，以确保系统的稳定性、可靠性和性能指标符合要求。

5. 计算机控制系统的应用和优化：在实际应用场景中，需要对计算机控制系统进行优化和调整，以提高控制性能和效率。

以上是计算机控制系统设计的主要基本内容，不同的应用场景和控制需求可能需要针对具体情况进行定制化设计。

计算机控制系统随着科技的飞速发展，计算机控制系统已经成为现代生产过程中不可或缺的一部分。

计算机控制系统结合了计算机技术和自动化控制理论，通过在工业生产中引入计算机实现对生产过程的实时监控和调整，以追求最佳性能和生产效率。

一、计算机控制系统的基本构成计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成。

硬件部分包括计算机、输入输出设备、控制对象和传感器等。

软件部分则包括操作系统、控制算法程序和其他支持软件等。

通过硬件和软件的协同工作，计算机控制系统可实现对生产过程的精确控制。

二、计算机控制系统的主要优点1、自动化：计算机控制系统能根据预设程序自动监控和调整生产过程，减轻了人工操作负担，提高了生产效率。

2、精确性：计算机控制系统可以通过传感器实时获取生产数据，通过算法程序进行精确计算和控制，避免了人为误差。

3、优化性能：计算机控制系统可以通过优化算法不断优化生产过程，提高产品质量和性能。

4、远程监控：通过互联网技术，计算机控制系统可以实现远程监控，方便管理人员随时了解生产状况并进行调整。

三、计算机控制系统在各行业的应用1、制造业：在制造业中，计算机控制系统被广泛应用于生产线的控制、工艺过程的优化、设备故障的预测和维护等。

2、能源行业：在能源行业中，计算机控制系统负责对电力、石油、煤炭等能源的生产、传输和分配进行实时监控和控制。

3、交通运输业：在交通运输业中，计算机控制系统用于对交通信号灯、地铁列车、航空交通等的管理和控制。

4、农业：在农业领域，计算机控制系统已开始用于大棚种植、畜牧业和渔业等，通过精准控制提高农业生产效率。

四、未来发展趋势随着、物联网和大数据等技术的发展，计算机控制系统将迎来更多的发展机遇。

未来，计算机控制系统将更加智能化、自适应和协同化，能够更好地满足复杂多变的生产需求。

随着绿色环保理念的深入人心，计算机控制系统也将更加注重节能减排和环保，助力实现可持续发展目标。

计算机控制系统在自动化和效率方面具有显著优势，广泛应用于各行业领域。

计算机硬件的基础知识有关计算机硬件的基础知识电脑(计算机)硬件基础知识声卡是用来输出声音的，可以把数字信号转为声音电流，下面我们来看一个练习；1、声卡1）声卡分为独立声卡和集成声卡，独立声卡的芯片单独在一个插卡上，集成声卡的芯片放在了主板上；2）常见的集成声卡类别有AC'97 和HD Audio，后者是新一代音频规范，可以在“我的电脑-属性-设备管理器”中，查看对应的设备驱动程序；3）声卡输出的插孔主要有耳机/音箱插孔，颜色是绿色，麦克风插孔颜色是红色，此外还有线路输出和输入插孔，字母分别是Line Out/In 在插耳机或音箱时，只要把颜色对上即可，红的插红的，绿的插绿的，也可以看插孔旁边的标记；2、声卡维护1）机箱一般有前后两组声音插孔，如果前面的没有声音，可以试试后面的；2）声卡需要安装正确的驱动程序，独立声卡有单独的驱动光盘，集成声卡一般在主板驱动的Audio文件夹中；3）HD Audio 有一个设置程序，可以调整声音的输入和输出，是前置还是后置插孔，可以进入控制面板后进行设置；4）麦克风插孔和Line In 插孔都可以用于录音，常用的是接上麦克风或话筒来录音或唱MTV；光存储是什么意思？【电脑基础知识】光存储是由光盘表面的介质影响的，光盘上有凹凸不平的小坑，光照射到上面有不同的反射，再转化为0、1的数字信号就成了光存储。

光存储概述：光存储是指采用激光技术在盘片上存储数据的技术、设备和产品，如光盘（Optical disc）、激光驱动器、相关算法和软件等。

从1960年发明红宝石激光器，到1981年推出CD唱盘、1993年推出VCD、1995年推出DVD，再到2002年提出BD和HD DVD，光存储技术日新月异。

光存储技术的快速发展和广泛使用，不仅为计算机和多媒体技术的发展和应用提供了条件，也在很大程度上改变了人类的娱乐方式、大大提高了我们的生活品质。

当然光盘外面还有保护膜，一般看不出来，不过你能看出来有信息和没有信息的地方。

计算机硬件系统基础知识大全计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

其中，计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。

运算器也称为算术逻辑部件(ALU)，主要功能是对二进制数码进行算术或逻辑运算。

控制器是计算机的神经中枢，指挥计算机各个部件自动、协调地工作。

在计算机的5个基本部件中，运算器和控制器共同组成了中央处理器(CPU)，而CPU和和存储器又构成了计算机的主机。

下面将具体介绍各个部件。

4.1 运算器(1)运算器的组成运算器的基本功能是完成对各种数据的加工处理，即数据的算术运算和逻辑运算。

运算器由算术逻辑单元、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。

运算器包括寄存器、执行部件和控制电路三个部分。

运算器中的寄存器用于I临时保存参加运算的数据和运算的中间结果等。

执行部件包括一个加法器和各种类型的输入输出门电路。

控制电路按照一定的时间顺序发出不同的控制信号，使数据经过相应的门电路进人寄存器或加法器，完成规定的操作。

运算器主要由算术逻辑部件、通用寄存器组和状态寄存器组成。

· 算术逻辑部件ALU。

ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。

ALU能处理的数据位数(即字长)与机器有关。

· 通用寄存器组：近期设计的机器的运算器都有一组通用寄存器。

主要用来保存参加运算的操作数和运算的结果。

· 状态寄存器：状态寄存器用来记录算术、逻辑运算或测试操作的结果状态。

程序设计中，这些状态通常用作条件转移指令的判断条件，所以又称为条件码寄存器。

(2)与运算器相关的性能指标包括计算机的字长和运算速度· 字长：指计算机运算部件～次能同时处理的二进制数据的位数。

作为存储数据，字长越长，则计算机的运算精度就越高；作为存储指令，字长越长，则计算机的处理能力就越强。

· 运算速度：计算机的运算速度通常是指每秒钟所能执行的加法指令的数目。

计算机系统硬件基本组成
计算机系统是由硬件和软件组成的，其中硬件是计算机系统最基
本的组成部分，是计算机的物理实体。

计算机系统的硬件可以分为四
大部分：中央处理器、主存储器、输入输出设备和外部存储器。

这些
部分相互协调，完成计算机的各种功能。

中央处理器是计算机系统的“大脑”，它能够解析计算机指令，
执行各种计算和逻辑操作，控制计算机系统的运行。

中央处理器包括
算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）。

其中，算术逻辑单元执行各
种数学运算和逻辑运算，控制单元则根据指令的内容分配任务和控制
计算机的各个部分协同工作。

主存储器是计算机系统中存储数据和指令的地方。

主存储器通常
称为随机存储器（RAM），是许多操作系统和应用程序运行的地方。

此外，主存储器还分为读/写存储器，可以读取和写入数据，因此它是计
算机系统的工作区。

输入输出设备是计算机系统中与外部世界交互的接口，它们允许
计算机系统接收输入信息和产生输出信息。

输入输出设备包括显示器、鼠标、键盘、扫描仪、摄像头等。

通过这些设备，用户可以输入和输
出音频、视频和其他各种媒体。

外部存储器是计算机系统中永久存储数据的地方。

它通常被称为
硬盘或SSD，允许计算机保存数据和文件，也可以作为备份设备，以便数据在计算机系统故障时得到保护。

总之，计算机系统的硬件构成了计算机的基础，每个部分都发挥不同的功能，互相协作，形成了计算机的强大的计算和控制能力。

随着科技的不断发展，计算机的硬件也在不断改进和更新，以满足不断增长的计算和存储需求。