部件技术
计算机系统是由数量和品种繁多的部件组成的。各种部件技术内容十分丰富,主要有运算与
控制技术、信息存储技术和信息输入输出技术等。
①运算与控制技术
计算机的运算和逻辑功能主要是由
中央处理器、
主存储器、通道或 I/O处理器以及各种
外部设备控制器部件实现的。
中央处理器处于核心地位。运算算法的研究成果对加速四则运算,特别是乘除运算有重要作用,随着器件价格的降低,从逻辑方法上大大缩短进位与移位的时间。指令重叠、指令并行、流水线作业以及超高速
缓冲存储器等技术的应用,可提高
中央处理器的
运算速度。
微程序技术的应用,使原来比较杂乱和难以更动的随机控制逻辑变得灵活和规整,它把程序设计的概念运用于机器指令的实现过程,是控制
逻辑设计方法上的一大改进,但因受到速度的限制,多用于中、
小型计算机、通道和
外部设备部件控制器中。早期
计算机的各种控制,均集中于处理器,使系统效率很低。
多道程序和
分时系统技术的产生和各种
存储器和输入输出部件在功能和技术上的发展,使
计算机系统
内部信息的管理方法与传输成为重要问题,计算机的控制从集中式走向分布式,出现了存储器
控制技术与通道、
外部设备部件控制技术等。
②信息存储技术
存储技术使
计算机能将极其大量的数据和程序存放于系统之中,以实现高速处理。由于存储手段在
容量、速度、价格三者之间存在尖锐矛盾,
存储器不得不采取分级的体系,形成
存储器的层次结构,自上至下可分为超高速缓冲存储器、高速
主存储器(又称
内存储器)和大容量
外存储器等。
主存储器是存储体系的核心,直接参与处理器的内部操作,因此它应具有与处理器相适应的工作速度和足够大的
容量。50年代以来虽出现多种基于不同物理原理的存储方法,但均未获得理想的结果。50年代中期,铁氧体磁心
存储器问世,沿用达20年之久,直到70年代中期,MOS存储器技术兴起后才逐步被淘汰。MOS
存储器在速度、价格、功耗、可靠性及
工艺性能等方面均有很大优越性,是
主存储器比较理想的手段。主存储器的工作速度,一直未能跟上处理器,一般慢5~10倍。为充分发挥处理器潜力,出现了超高速缓冲存储器。超高速缓冲存储器通常以与处理器同类的双极型器件构成,使二者速度相匹配,但由于价格较高,
容量一般只有
主存储器的几百分之一。
计算机巨量的数据,存储于速度较慢价格较低的
外存储器中,外存储器主要有磁盘机和
磁带机。存储器的层次结构相对缓和了速度、
容量、价格三者之间的矛盾,但给用户带来
存储空间调度的困难。为此,一般以硬件自动调度
缓存空间,使之透明于用户;以
虚拟存储方法(见
虚拟存储器),在操作系统软件的支持下,实施主存与外存之间的自动调度。
③信息输入输出技术
输入输出设备是
计算机送入数据和程序、送出处理结果的手段。输入的基本方法是以穿孔卡片或纸带为载体,经卡片或纸带输入机将数据和程序送入
计算机,70年代初期出现的键控
软盘数据输入方法(即数据输入站)已逐渐普及。将文字、数据的印刷(或手写)体直接读入
计算机的光文字阅读机已经实现,语音图像直接输入计算机的技术也已取得一定成果。
在输出方面,最普通的是建立在击打技术基础上的各类打印机,但速度受到机械运动的限制。非击打技术的
输出设备能显著提高速度,主要有将
电压直接加在电介质涂覆纸张以取得静电潜像的静电式打印机;靠激光在光导鼓上扫描而形成静电潜像的激光静电式打印机;利用喷墨雾点带电荷后受电极偏转而形成文字的
喷墨式打印机等。作为轻便输出手段,则以利用热敏纸张遇热变色原理的热敏打印机比较流行。人-机对话输出多采用以显像管进行图像文字显示的
终端设备。
计算机的输入输出技术正向智能化发展。