输入、输出设备和中央处理器

输入设备

输入设备用于接收用户输入的命令、程序、图像和视频等，专门负责将现实中的信息转换成计算机能识别的二进制编码，并放入内存。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。

常用的输入设备：

• 键盘：输入文字、符号和命令；
• 鼠标：输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令；
• 扫描仪：输入图片；
• 麦克风：输入声音；
• 还有数码相机、模数转换器（A\D）等。

输入设备的特点：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进制来表示。

输出设备

输出设备可以将计算机处理后的二进制结果转换为人们能识别的形式，并表现出来。

常用的输出设备:

• 显示器：输入文字、符号和图形等；
• 打印机：打印文字、符号和图形；
• 扬声器：输出声音；
• 还有绘图仪、模数转换器（D/A）等

输出设备（多数）的特点：把计算机中的二进制信息转换成人可感知的形式，如文字，图像，声音等。

说明：输入设备和输出设备简称为I/O(Input/Output)设备

中央处理器

基本组成

中央处理器（Central Processing Unit,CPU）是一块超大规模的集成电路，是计算机的核心部件。主要功能是能执行计算机指令和完成二进制数据的算术或逻辑运算以及处理数据等操作。特点是由数字电路组成，结构非常复杂。由于所有电路都制作在大规模集成电路芯片上（仅几个平方厘米），也被称微处理器（microprocessor）。

中央处理器主要包括运算器、控制器和寄存器。CPU的主要组成及功能。

组成部件	功能
运算器	是CPU中执行算术和逻辑运算的部分，是计算机中执行数据处理指令的器件。主要由算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器（AC）、数据缓冲寄存器（DR）和状态条件寄存器（PSW）等组成。运算器负责对信息进行加工和运算，它的速度决定了计算机的运算速度。运算器除了能对二进制编码进行算术运算和逻辑运算外，还可以进行数据的比较、移位等操作。
控制器	是CPU中负责控制指令执行顺序的部分，是整个CPU的控制中心，主要由指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）等组成。它指挥计算机各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。控制器从内存储器中顺序取出指令，并对指令代码进行翻译，然后向各个部件发出相应的命令，完成指令规定的操作。这样逐一执行一系列的指令，就使计算机能够按照这一系列的指令组成的程序的要求自动完成各项任务。
寄存器组	它由十几个甚至几十个寄存器组成。寄存器的运行速度很快，它们用来临行存放参加运算的数据和运算得到的中间（最后的）结果。需要运算器处理的数据总是预先从内存传送到寄存器，运算结果不再需要继续参加运算时就从寄存器保存到内存。

工作原理

计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序工作原理。存储程序主要基本思想是存储程序与程序控制。

• 存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤系列（程序）及运行中需要的数据，通过一定方式输入并存储在计算机的存储器中；

• 程序控制是指计算机运行时能自动地逐一取出程序中的一条条指令，加以分析并执行规定的操作。

CPU的性能指标

计算机的性能在很大程序上是由CPU决定的。CPU的性能主要表现在程序执行速度的快慢。程序执行的速度与CPU相关的因素相关。

• 字长（位数）
• 主频（CPU时钟频率）
• CPU总线速度
• 高速缓存（Cache）
• 指令系统
• 逻辑结构
• 内核数

微处理器分类

现代计算机一般包含多个(微）处理器，都各有不同的分工和任务。

• 用于执行系统软件和应用软件的处理器称为中央处理器CPU
• 显卡中包含的用于加速图形绘制称为绘图处理器GPU(GraphicsProcessingUnit,GPU)
• 声卡中包含的用于数字声音信号的处理的称为数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor, DSP)

注意：CPU和CPU芯片是两个概念,CPU是逻辑上的概念,强调的是它的功能;CPU芯片是集成电路产品的概念,1个CPU芯片可包含1个、2个或更多个CPU(称为内核)，还可以包含高速缓冲存储器cache,存储控制器，以及GPU等。