计算机网络相关硬件介绍

计算机相关硬件

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个逻辑计算机硬件部件组成。

一、中央处理器（CPU）（运算器、控制器）

（1）运算器

运算器是对数据进行加工处理的部件，它在控制器的作用下与内存交换数据，负责进行各类基

本的算术运算、逻辑运算和其他操作。在运算器中含有暂时存放数据或结果的寄存器。运算器由算

术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU）、累加器、状态寄存器和通用寄存器等组成。ALU是用于

完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等逻辑运算以及移位、求补等操作的部件

（2）控制器

控制器是整个计算机系统的指挥中心，负责对指令进行分析，并根据指令的要求，有序地、有

目的地向各个部件发出控制信号，使计算机的各部件协调一致地工作。控制器由指令指针寄存器、

指令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。

二、存储器

主要功能是存放程序和数据，程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。存储器是

由存储体、地址译码器、读写控制电路、地址总线和数据总线组成。能由中央处理器直接随机存取

指令和数据的存储器称为主存储器，磁盘、磁带、光盘等大容量存储器称为外存储器（或辅助存储

器）。由主存储器、外部存储器和相应的软件，组成计算机的存储系统。

三、输出设备

显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等

输出设备（OutputDevice）是人与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。它把各种计算

结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。

四、输入设备

键盘、扫描仪等设备

输入设备的任务是把用户要求计算机处理的数据、字符、文字、图形和程序等各种形式的信

息转换为计算机所能接受的编码形式存入到计算机内。

网络相关硬件

一、集线器（HUB）

集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号

进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。

特点：

1、扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是—个标准的共享式设备，增加网络的节点数目；

2、所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，传输效率低。如果是个 8口的HUB，那么每个端口得到的带宽就只有1/8的总带宽了；

3、 Hub只与它的上联设备(如上层Hub或交换机)进行通信，第一步是将信息上传到上联设备；第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。

4、不能保证数据传输的完整性和正确性。

二、交换机

交换机一般用于局域网中，主要功能是根据MAC地址来进行数据的转发和交换。

特点：

1、交换机的每一个端口所连接的网络都是独立的，也就是独享带宽；

2、交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播；

3、交换机根据MAC地址进行数据的转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备。

三、路由器

路由器是一类网络互连设备，它基于OSI第3层地址在网络间传递数据分组。路由器能作出决定为

网络上的数据分组选择最佳传递路径，因为路由器根据网络地址转发数据。路由器的目的是检查每

一个进来的分组（第3层数据），为它们选择穿过网络的最佳路径，然后将它们交换到适当的出口。

在大型网络中，路由器是最重要的通信调节设备。实际上，路由器可以使任何种类的计算机与世界

上任何地方的其他计算机进行通信。

特点：

1、适用于大规模的网络；

2、为数据提供最佳的传输路径；

3、安全性高；

4、隔离不需要的通信量；

5、节省局域网的频宽；

6、安装和设置复杂；

7、价格较高。

路由器与交换机的区别

1、交换机工作在OSI第二层，路由器工作第三层。交换机的工作原理相对比较简单，而路由器具有更多的智能功能，如选择最佳的线路。

2、交换机利用物理地址来确定是否转发数据；路由器是使用IP地址。由网络管理员来分配的。

3、传统的交换机只能分割冲突域，而无法分割广播域；而路由器可以分割广播域

四、第三层交换机

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

交换原理：

假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出 ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。