硬件是指構(gòu)成計算機中的物理設備實體

　　物理設備篇一：硬件是指構(gòu)成計算機中的物理設備實體

　　硬件是指構(gòu)成計算機中的物理設備實體，如計算機的中央處理器（又稱CPU,由運算器和控制器組成）、內(nèi)外儲存器、輸入設備和輸出設備等。軟件是指計算機所使用的各種程序的集合及有關(guān)的文檔資料，這些程序是計算機語言編制的，它包括計算機本身運行所需的系統(tǒng)軟件和用戶為解決某應用領(lǐng)域?qū)嶋H問題所需的應用軟件。

　　在計算機系統(tǒng)中，對于軟件和硬件的功能沒有一個明確的分界線。軟件實現(xiàn)的功能可以用硬件來實現(xiàn)，稱為硬化或固化。例如，微機的只讀存儲器ROM芯片中就固化了系統(tǒng)的引導程序。同樣，硬件實現(xiàn)的功能可以用軟件來實現(xiàn)，稱為硬件軟化。例如，在多媒體計算機中，視頻卡用于對視頻信息進行處理(包括獲取、編碼、壓縮、存儲、解壓縮和回放等)，而現(xiàn)在大多數(shù)計算機都是通過軟件（如播放軟件）來實現(xiàn)此功能。對某些功能是用硬件還是用軟件實現(xiàn)，與系統(tǒng)價格、速度、所需存儲量及可靠性等諸多因素有關(guān)。一般來說，同一功能用硬件來實現(xiàn)時，速度快、所需儲存量較少，但靈活性和適應性差，且成本較高；用軟件實現(xiàn)時，可提高靈活性和適應性，但這通常是以降低速度來換取的。

　　計算機系統(tǒng)的硬件和軟件是相輔相成，缺一不可的。硬件是基礎，硬件本身只是一臺“裸機”，無法工作。軟件是靈魂，只有硬件本身，而沒有相應軟件的機器就無法工作。只有當硬件和軟件很好地協(xié)調(diào)配合，才能有效地發(fā)揮計算機所具有的功能，來解決用戶需要解決的實際問題，達到為用戶服務的目的。

　　1.2.2 硬件系統(tǒng)

　　1946年，美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼(Von Neumann)在一篇題為“關(guān)于電子計算機邏輯設計的初步討論”的學術(shù)報告中，提出了“儲存程序”的概念，并且進行了論證。其主要觀點可歸結(jié)為以下幾點。

　　（1）計算機硬件應由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大部分組成的體系結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示。

　�。�2）計算機中處理的數(shù)據(jù)模型是由二進制數(shù)所表示的指令和數(shù)據(jù)。

　�。�3）將事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)一并存入計算機的存儲器中，啟動計算機。在不受人工干預的情況下，計算機自動地、高速地從存儲器中取出指令并且執(zhí)行（被歸納為：二進制、儲存程序、程序控制）的思想。

　　馮·諾依曼的上訴思想奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎。六十多年來，雖然計算機系統(tǒng)從性能指標、運算速度、工作方式、應用領(lǐng)域等各方面都與當時的計算機產(chǎn)生了很大差別，但其基本結(jié)構(gòu)并沒有變，所以，現(xiàn)代計算機又稱為馮·諾依曼計算機。

　　現(xiàn)在流行的微型計算機，其基本結(jié)構(gòu)都是由主機、鍵盤和顯示器構(gòu)成。臺式計算機的主機安裝在主機箱內(nèi)，在主機箱內(nèi)有中央處理器CPU、內(nèi)存儲器、系統(tǒng)主板、硬盤及驅(qū)動器、CD-ROM驅(qū)動器、電源、顯示器配置器（又稱顯示卡或圖形加速卡）、USB接口等。為了能綜合處理多媒體信息，通�？赡苓�有音頻、視頻處理設備、各種媒體輸入/輸出設備等。例如，攝像機、話筒、錄像機、錄音機、掃描儀、視頻卡、聲卡、家電控制卡、通信卡、操縱卡、觸摸屏等。

　　下面，我們將以微型計算機硬件情況為例來介紹一臺計算機的硬件系統(tǒng)。

　　1. 中央處理器CPU

　　在計算機系統(tǒng)中，運算器和控制系統(tǒng)(轉(zhuǎn)載于:etic and Logic Unit，ALU），由數(shù)據(jù)寄存器、累加器、，作是運算，大量的數(shù)據(jù)運算任務都是在運算器中進行的。

　　在計算機中，算術(shù)運算是指加、減、乘、除等基本運算；邏輯運算是指邏輯判斷關(guān)系，常用邏輯運算有“與”、“或”和“非”。通常以每秒鐘能夠完成的算術(shù)運算次數(shù)來衡量一臺計算機的`計算速度。運算器的運算速度是非�？斓摹Ｒ虼�，計算機才有高速處理信息的能力。運算器中的數(shù)據(jù)取自于內(nèi)存儲器，運算后的結(jié)果又送回內(nèi)存儲器。運算器對內(nèi)存儲器的讀寫操作是在控制器的控制之下進行的。

　　2） 控制器

　　控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序部件和微操作控制部件等組成，是計算機的“神經(jīng)中樞”和“指揮中心”，它從內(nèi)存依次取出指令，對其譯碼，并按每條指令所規(guī)定的功能，向整個系統(tǒng)發(fā)出相應的控制信號，實施對其他部件的控制，使計算機各部件統(tǒng)一協(xié)調(diào)地運作。

　　在整個計算機運行過程中，大致可分為內(nèi)部操作和外部操作，內(nèi)部操作是指內(nèi)存與CPU之間的通信（或數(shù)據(jù)傳遞、信號傳遞）；外部操作是指輸出、輸入設備與內(nèi)存間的通信（或數(shù)據(jù)傳遞、信號傳遞）。

　　可以說，CPU是計算機運行的核心，是計算機的中樞神經(jīng)，無論是內(nèi)部操作還是外部操作，都離不開CPU的運算、判斷和處理。因為系統(tǒng)的所有計算、比較和判斷都是在CPU內(nèi)完成的。由圖1-4“計算機硬件結(jié)構(gòu)”可以看出：在控制器的控制指揮下，外部操作通過輸入設備將指令、數(shù)據(jù)等傳遞到內(nèi)存儲器中，再由運算器處理后返回內(nèi)存，通過輸出設備輸出結(jié)果，達到工作的目的。

　　CPU一般有通用CPU和嵌入式CPU兩種類型。通用CPU和嵌入式CPU的區(qū)別，主要在于運用模式的不同一般來說，通用CPU追求高性能，功能比較強，能運行復雜的操作系統(tǒng)和大型運用軟件。嵌入式CPU則強調(diào)處理特定應用問題的高性能，主要用于運行面向特定領(lǐng)域的專用程序，配備輕量級操作系統(tǒng)在性能和功能上有很大的變化范圍，比如用于手機、數(shù)碼相機等。

　　3） 微處理器

　　微型計算機一般采用通用CPU，最具代表性的產(chǎn)品是美國Intel公司的微處理器系列。其型號先后有4004、4040、8080、8085、8088、8086、80286、80386、80486、Pentium（奔騰）、Celeron（賽揚）、Itanium （安騰）、Xeon (至強)、Core（酷睿）等產(chǎn)品，功能越來越強，工作速度越來越快，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復雜，從每秒鐘完成幾十萬次基本運算發(fā)展到上億次，每個微處理器包含的半導體電路元件也從2300個發(fā)展到數(shù)千萬個，Penneitium4微處理器已集成了4200萬個晶體管。CPU產(chǎn)品并非由Intel公司一家生產(chǎn)，IBM、Apple、Motorola、AMD、Cyrix等也是著名的微處理器產(chǎn)品的生產(chǎn)公司。圖1-5分別為Intel公司的酷睿2Duo、AMD公司的羿龍IIX6和我國國產(chǎn)的龍芯1號三款CPU外形圖。

　　CPU型號是計算機主要技術(shù)指標之一，人們習慣用CPU的檔次來大體表示微型計算機的規(guī)格。例如，使用了Pentium4CPU的微型計算機便成為Pentium4機型，裝有K8CPU的微型計算機稱為K8機型。另外，

　　衡量CPU性能的主要技術(shù)指標還有字長(CPU內(nèi)部各寄存器之間一次能夠傳遞的數(shù)據(jù)位)、位（圖1-5中Intel公司的酷睿2為64位）、主頻[CPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點運算器）電路的實際運行頻率，也稱做CPU內(nèi)頻]、外頻（CPU總線頻率，是由主板為CPU提供的基準時鐘頻率）等。

　　Intel公司生產(chǎn)的微處理器主要用于臺式計算機、便攜式計算機和移動PC、服務器和工作站，以Pentium系列為主、表1.1列出了當前Intel公司微處理器的主要性能。

　　表1.1 Intel高性能CPU

　　我國國產(chǎn)CPU——龍芯，是中國科學院計算機研究所研制的以通用CPU為核心并兼顧嵌入式CPU特點的新一代64位CPU，如圖1-5所示。2001年5月，在中科院計算機所知識創(chuàng)新工程的支持下，龍芯課題組正式成立。2002年8月10日，首片龍芯1號研制成功，2003年10月17日，龍芯2號研制成功，2008年末龍芯3號研制成功。

　　4核龍芯3號采用65nm工藝、主頻1GHz、晶體管數(shù)目達到4.25億個。龍芯3號早期是一款4核處理器，并增加專門服務于Java程序的協(xié)處理器，以提高Linux 環(huán)境下Java程序的執(zhí)行效率，指令緩存追蹤技術(shù)等。龍芯3號最終將實現(xiàn)對內(nèi)峰值每秒500~1000億次的計算速度。國產(chǎn)CPU龍芯的誕生，標志著我國在現(xiàn)代通用微處理器設計方面實現(xiàn)了“零”的突破，打破了我國長期依賴國外CPU產(chǎn)品的無芯的歷史，也標志著國產(chǎn)安全服務器CPU和通用的嵌入式微處理器產(chǎn)業(yè)化的開始。

　　2. 主板

　　主板又稱為系統(tǒng)板、母版，是安裝在主機箱內(nèi)的一塊集成電路板，是微型計算機中各種設備的連接載體，是PC機的主要核心部件之一，檔次的高低決定了是否能充分發(fā)揮CPU的性能。

　　PC級主板采用開放式結(jié)構(gòu)，由CPU插座（槽）、主板芯片集（CHIPSET）、Cache（高速緩存）、BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）、內(nèi)存條插槽、PCI插槽（供聲卡、網(wǎng)卡、內(nèi)置Modem等插入）、AGP插槽（主要供AGP顯卡插入）、IDE1和IDE2接口（用于連接硬盤和光驅(qū)，一個IDE接口可連接1~2個硬盤和光驅(qū)）、USB接口（通用串行總路線接口，用于連接優(yōu)盤、數(shù)碼相機等）COM1與COM2接口（用于連接COM接口鼠標或外置Modem等串行接口的外圍設備）、LPT1-2接口（用于連接打印機等并進行接口的外圍設備）等組成，如圖1-6所示。微型計算機通過主板將CPU等各種部件和外部設備有機地結(jié)合起來，形成一套完整的系統(tǒng)。PC99技術(shù)規(guī)格規(guī)范了主板的設計要求，提出主板各接口必須采用有色識別標志，以方便識別。

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　　目前，計算機主板生產(chǎn)也跟顯示器、硬盤、CPU等越來越專業(yè)化，世界上PC兼容機主板的最大生產(chǎn)基地是中國臺灣，國內(nèi)流行的主板品牌有ASUSTEK（華碩）、ABIT（升技）、FIC（大眾）、DATAEXPERT（聯(lián)訊）、ELITEGROUP（精英）、ATREND(中凌)、SOYO（梅捷）MSI微星）GIGABYTE（技嘉）、Intel（英特爾）等，

　　3. 儲存器

　　存儲器的功能是用來儲放程序和數(shù)據(jù)，是計算機中各種信息存儲和交流的中心�？筛鶕�(jù)需要隨時向存儲器存取數(shù)據(jù)，通常，將信息存入存儲器中稱為“寫”操作；從存儲器中取出信息稱為“讀”操作。

　　存儲器是由許多存儲單元組成的，為使計算機能識別這些單元，給每個單元一個編號，這些編號稱為“地址”，計算機就是根據(jù)地址來訪問存儲器的。就如同在旅館中要知道某人所住的唯一房間號，才能找到該人一樣。

　　存儲器容量是用來含金量一個存儲器中存儲數(shù)據(jù)內(nèi)容大小的，其基本單位是字節(jié)（Byte，B）,每個字節(jié)由8個二進制位（bit）組成，即1B=8bit。為了方便描述，比字節(jié)大的容量單位有：KB、MB、GB、TB。其換算關(guān)系為：1KB=210B=1024B，1MB=220B=1024K，1GB=230B=1024MB，1TB=240B=1024BG。

　　計算機的存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩種類型。

　　1） 內(nèi)存儲器

　　內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，又稱主存儲器，通常由半導體材料制成。用戶通過輸入設備輸入的程序和數(shù)據(jù)送人內(nèi)存；控制器執(zhí)行的指令和運算器處理的數(shù)據(jù)取自內(nèi)存，運算的中間結(jié)果和最終結(jié)果保存于內(nèi)存；輸出設備輸出的信息來源于內(nèi)存；內(nèi)存中的信息如要長久保存應送到外存儲器中�？傊�，內(nèi)存要與計算機的各個部件打交道，進行數(shù)據(jù)傳遞。因此，內(nèi)存的存儲速度直接影響著計算機的運行速度。

　　內(nèi)存儲器分為只讀存儲器、隨機存儲器和高速緩存存儲器3鐘。

　�。�1）只讀存儲器。只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）容量較小，通常用來一些不能改寫而用于管理機器本身的監(jiān)控程序和其他基本的服務程序。ROM中的信息一般是廠商在制造是寫入的。如主板上的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS(Basic Input/Output System)。BIOS是一個小型指令集合，在開機時，CPU首先執(zhí)行BIOS中的指令來搜索

　　物理設備篇二：物理實驗室設備

　　織金縣物理豪華型實驗室成套設備

　　織金縣生物實驗室成套設備

　　物理設備篇三：部分物理治療設備

　　LGT-2300S 低頻電子脈沖治療儀

　　治療原理：是以脊髓通電方式，通過特定調(diào)制低頻電流，可對麻醉肌進行促通式收縮訓練。在低頻脈沖作用下，局部組織血管擴張、血流加速、細胞膜通透性加強、代謝旺盛、血中PH值堿性化、酶的活性增強、細胞增生，使損傷的組織修復和組織器官的功能恢復正常。還可以促進損傷神經(jīng)的愈合，減輕疼痛，對傳到功能的恢復也有治療作用。

　　使用范圍：腰肌勞損、頸椎病、肩周炎、關(guān)節(jié)炎、腰椎間盤突出癥、急慢性軟組織損傷及放松肌肉、消除疲勞和促進血液循環(huán)等作用。

　　儀器特點： 獨有的脈沖輸出波形，電流輸出柔和、舒適。 三個溫熱電極，兩個負極與正極間的治療強度可以調(diào)整。 溫熱電極由硅膠制成，與治療線一體一次成型，耐用性好，使用安全。 程序設計任意組合治療處方，有針對性的提供治療方案。

　　LGT-2800V1（單三維）

　　干涉波疼痛治療儀

　　工作原理：是將三組相同頻率不同相位的等幅調(diào)制中周波

　　正弦電流立體交叉導入人體，在體內(nèi)產(chǎn)生三維立體干涉治

　　療場，形成具有生物學作用的低頻調(diào)制的中頻電流進行治

　　療的一種方法。其特點為：電流的動態(tài)三維立體、多層面、

　　多部位刺激。

　　治療作用：鎮(zhèn)痛、促進血液循環(huán)、鍛煉運動神經(jīng)和骨骼肌、

　　提高內(nèi)臟平滑肌張力、調(diào)節(jié)自主神經(jīng)功能、促進骨折愈合。

　　多種治療方法：IFC立體干涉、IFCW立體向量、PMC調(diào)制、PMC2立體調(diào)制、程序（有經(jīng)驗的醫(yī)生可根據(jù)病情設定調(diào)制 、向量、掃引時間的初始值）。 多種治療的設定：5種干涉模式、4種治療模式、5種吸引模式、6種調(diào)制、6種向量、4種掃引時間，提供醫(yī)生更多的 選擇。 負壓吸引式電極：吸引壓在-30mmHg～300mmHg范圍內(nèi)可謂，結(jié)合5種吸引模式，使吸附電極具有拔罐推拿作用。自動吸 引功能，使治療操作更加方便。 可實現(xiàn)吸附電極和普通電極治療方式相互轉(zhuǎn)換。 多組輸出，自由組合治療：可選擇4，2極、4極和調(diào)制2極輸出治療。 具有頂盤加熱功能，溫度控制在45C，可將含有適量水分的吸附電極平放在頂盤加溫5分鐘即可使用，給患者治療時不會有冰涼的感覺。 1/f節(jié)奏：輸出頻率由3種自然脈沖頻率組成，更易降低適應性，提高治療效果。 安全輸出，吸附電極脫落監(jiān)測功能。 治療結(jié)束時，強度調(diào)節(jié)旋鈕自動回到起始位置。 多種安全裝置：過電流停止、過電壓停止、各組之間輸出電流差過大停止、自動從零開始、頂盤加熱采用雙重溫度 保護控制。

　　LGT-2600B

　　磁振熱治療儀

　　治療原理：

　　LGT2600系列磁振熱治療儀是以微機處理為基礎上采用磁場、振動、溫熱三種物理因子相結(jié)合的治療儀器。溫熱導子接通交流電后；一方面產(chǎn)生交變脈沖磁場，因磁場方向的不斷變化，產(chǎn)生了特有的非機械振動；另一方面，線圈中鐵芯團渦流而產(chǎn)生熱，這樣就產(chǎn)生了本儀器治療所需的三種物理治療因子。

　　磁場： 可以改變?nèi)梭w生物電流的大小和方向。感應產(chǎn)生微弱的渦電流＿；而影響電子運動的方向、細胞 內(nèi)外離子的分布、濃度和運動速度，改變膜電位，影響神經(jīng)興奮性及細胞膜的通透性、細胞內(nèi)外 的物質(zhì)交換和生物化學過程、起到消腫、消炎、鎮(zhèn)痛的作用。

　　振動： 改善血液的循環(huán)辦連血液流動，提高血管通透資促進炎癥產(chǎn)物排除。 溫熱： 舒適的按摩感�？梢越獬�因工作緊張或體位不正引起的疲勞和肌肉酸痛。磁場、振動、溫熱三種物理圈子相結(jié)合，同步治療，互相促進，疊加效果明顯。

　　適用病癥：

　　適用于慢性軟組織損傷（軟組織扭傷、軟組織挫傷、肌肉勞損）和頸肩腰腿痛（頸椎病、腰椎間盤突出癥、關(guān)節(jié)痛、肩關(guān)節(jié)炎、風濕性關(guān)節(jié)炎、類風濕性關(guān)節(jié)炎、骨性關(guān)節(jié)炎）的輔助治療。

　　采用磁場、振動、溫熱三種物理因子相結(jié)合的治療儀器。 雙通道輸出，可滿足兩名患者同時使用 M1、M2兩種治療模式可供選擇。 M1模式 磁場+振動+溫熱；M2模式 磁場+振動。 兩種不同的溫熱導子〔標準溫熱導子、頸肩溫熱導子） 可供選擇。 最大輸出電壓的有效值為低于36V的安全電壓。

　　磁場強度范圍為1mT～38mT。 溫度控制精確，四級可調(diào):40C°、46C°、52C°、58C°。 安全裝置:輸入過流保護、輸出過流保護、雙重過溫度保護。

　　LGT-2200H 空氣波壓力

　　循環(huán)治療儀

　　臨床應用及機理：

　　“動靜脈泵”機理：儀器采用多腔體充氣氣囊依次進行波浪式充氣、膨脹、放氣，具有方向性、漸進性、累積的“擠出作用”，促進淤積的靜脈血和淋巴液的回流，加強動脈洪流，改善病變部位的血液循環(huán)，稀釋疼痛及炎癥因子，促進滲出物的吸收。達到消除消腫，促進愈合，防止肌肉萎縮，改善周圍血管功能的療效。

　　“胸泵”機理：

　　氣囊從下向上節(jié)律性充氣和放氣。環(huán)形背部氣囊作用于腹部。在氣囊充氣時，環(huán)形壓迫腹部，腹腔內(nèi)壓增高，導致 腹腔和胸腔出現(xiàn)一定的壓強梯度，回心血量增加，心室舒張末期容量增大，有效循環(huán)血量增加，對腦、心、肺等重 要臟器血管形成沖擊效應，有效改善供血。

　　“生物波”機理：

　　應用微電腦模擬人體正常生理狀態(tài)下神經(jīng)生物波作為治療信息，通過兩組電極作用于人體，產(chǎn)生動態(tài)生物電場，激 活細胞，增加細胞的代謝，同時動態(tài)生物電場通過震蕩綜合效果，擴張血管，改善微循環(huán)；降低神經(jīng)細胞興奮毒性 損害；穩(wěn)定腦神經(jīng)細胞膜電位，抑制去極化波，改善腦科疾病患者自主神經(jīng)功能失調(diào)。 空氣波與生物波療法相結(jié)合，雙重物理因子同步治療，對腦血管及周圍血管疾病的并發(fā)癥有確切療效，特別是作為 心腦血管早期保健和預防的意義極為重要。

　　“IPC”抗栓機理：

　　周期性充氣加壓（Intermittent Pneumatic Compression, 縮寫為IPC）是一種序貫在足底或小腿加壓的裝置。在 預防DVT方面的特點是：非侵入性、使用安全方便、無出血并發(fā)癥。

　　IPC預防DVT有2種機制：

　　1、通過周期性加壓、減壓的機械作用產(chǎn)生博動性的血流通過遠端肢體的深靜脈系統(tǒng)，從而促進下肢血液循環(huán)，預 防凝血因子的聚集及對血管內(nèi)膜的粘附，防止血栓形成。 2、能增加纖溶系統(tǒng)的活性：減少了纖維蛋白溶酶原活化素抑制因子-1（Plasminogen ActivatorInhibitor-1， PAI-1），使組織型纖維蛋白溶酶原活化素（Tissue Plasminogen Activator，TPA）的活性增加。

　　LGT-2500 系列氣壓彈道式體外沖擊波治療儀氣壓彈道式體外沖擊波治療儀是利用壓縮氣體產(chǎn)生的能量驅(qū)動手柄內(nèi)的子彈體，使子彈體以脈沖式?jīng)_擊方式撞擊治療頭，將脈沖聲波轉(zhuǎn)換為精確的彈道式?jīng)_擊波，對骨肌疾病等有良好的治療作用。沖擊波療法

　　治療原理：

　　應力效應：沖擊波可以穿過體液和組織到達患處，當它進入人體后，由于其所接觸的介質(zhì)不同，如脂肪、肌腱、韌帶等軟組織及骨骼組織等，不同聲阻抗組織的界面處會產(chǎn)生不同的機械應力，表現(xiàn)為對組織產(chǎn)生不同的拉應力和壓應力。拉應力可以誘發(fā)組織間松解，促進微循環(huán)；壓應力可促使細胞彈性變形，增加細胞攝氧，從而達到治療目的。

　　空化效應：沖擊波的脈沖尾部的負向波段壓可引起空化反應。當流體動力場所受的壓力低于液體的飽和汽壓時，液體中的分子就會進入空化反應核，并使其膨脹，變成可以觀測到的大

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