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第 1 章 计算机基础

1.8.3 硬件系统
计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成，又可分
为主机和外设两类。主机是指计算机除去输入输出设备以外的主要机体部分，主要指的CPU和内
存，还包括电源、其他输入输出控制器和接口，如 USB 控制器、显卡、网卡、声卡。外部设备

简称“外设”，是指连在计算机主机以外的硬件设备，主要包括外存储器、输入设备和输出设
备，如显示器、键盘、鼠标、外接硬盘、外接光驱等。
1.8.3.1 中央处理器（CPU）
运算器和控制器集成在一个芯片上，称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU），它

是计算机硬件系统的核心。CPU的频率、缓存容量、制造工艺、内核数、线程数、总线方式和工
作电压等都是衡量CPU的性能的重要因素。除了运算器、控制器外，CPU内部还包括寄存器和高
速缓冲存储器等构成，由于运算器与控制器相关内容前面已经作了介绍，下面只介绍寄存器和高
缓冲存储器。

1.寄存器
寄存器是CPU内部的小型存储区域，它们可用来暂存指令、数据和地址等信息，如通用寄存
器、指令寄存器、标志寄存器、段寄存器等。
2.高速缓冲存储器

因为内存储器相对于外存储器而言读写速度快很多，所以CPU是直接读取内存储器的数据。
但内存的读写速度相对于CPU的主频而言，还是慢很多。为了解决CPU与主存速度不匹配问题，
CPU引入了高速缓冲存储器（Cache），将内存储器读取的数据暂时放到Cache，若在Cache中没
有数据才到主存中再去读数据，从而提高CPU的执行速度。它由静态随机存储芯片（SRAM）组

成，造价比较高、容量比较小，但速度接近于CPU的速度（比内存速度快得多）。
主频和字长是CPU最重的两个性能指标。主频即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock
Speed），它常以MHZ或GHZ为单位，CPU的主频值越高运算速度就越快。字长是CPU内部数据
总线的宽度或位数，它决定了CPU在单位时间内能够并行处理的二进制数位数，字长总是8的整

数倍，字长值越大CPU的处理能力越强。常说的64位处理器指的是采用64位处理技术的CPU。
CPU的外观如图1-19所示。

图 1-19 CPU 外观

1.8.3.2 存储器
存储器（Memory）用于存储程序和数据，它由半导体器件或磁性材料构成，它是计算机系
统的记忆设备，包括主存储器和辅助存储器两种。

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