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'''计算机硬件'''是指构成计算机系统的物理组件和设备，是执行计算任务和存储数据的物质基础。与[[计算机软件]]相对应，硬件提供了软件运行的物理平台。计算机硬件的发展经历了从电子管、晶体管到集成电路的技术演进，现代硬件系统已实现高度集成化和微型化。

== 主要组成 ==
计算机硬件系统通常由以下核心部件构成：

=== 中央处理器（CPU） ===
作为计算机的"大脑"，负责执行指令和处理数据。典型代表包括：
* [[x86]]架构处理器（如Intel Core系列）
* [[ARM架构]]处理器（如智能手机芯片）
* 专用处理器（如[[GPU]]、[[TPU]]）

=== 存储器 ===
* '''主存储器'''：[[随机存取存储器|RAM]]（易失性存储）
* '''辅助存储'''：[[硬盘驱动器|HDD]]、[[固态硬盘|SSD]]、[[闪存]]等
* '''只读存储器'''：[[ROM]]、[[EEPROM]]（如[[51单片机]]程序存储器）

=== 输入/输出设备 ===
* 输入设备：键盘、鼠标、触摸屏、传感器等
* 输出设备：显示器、打印机、扬声器等
* 混合设备：触控屏、[[物联网]]终端等

=== 总线与接口 ===
* 系统总线：[[PCI Express|PCIe]]、[[前端总线|FSB]]
* 存储接口：[[SATA]]、[[NVMe]]
* 外部接口：[[USB]]、[[HDMI]]、[[蓝牙]]

== 硬件与软件协同 ==
计算机硬件需要与软件协同工作，典型示例如[[51单片机]]开发：
```c
// 51单片机LED闪烁示例代码
#include <reg51.h>
void delay(unsigned int i) {
    while(i--);
}
void main() {
    while(1) {
        P1 = 0x00;  // LED亮
        delay(50000);
        P1 = 0xFF;  // LED灭
        delay(50000);
    }
}
```
* '''开发工具链'''：
  * 编译器：如[[Keil μVision]]中的C51
  * 仿真器：如[[Proteus]]
  * 编程器：如[[ISP下载工具]]

== 性能指标 ==
计算机硬件的主要性能参数包括：
<math>
\begin{align}
\text{计算能力} &= \frac{\text{指令数/时钟周期} \times \text{时钟频率}}{\text{功耗}} \\
\text{存储带宽} &= \text{位宽} \times \text{频率} \times \text{通道数}
\end{align}
</math>

== 应用领域 ==
计算机硬件的应用场景包括：
* '''嵌入式系统'''：如[[汽车电子]]控制单元
* '''数据中心'''：服务器集群与存储阵列
* '''消费电子'''：智能手机、智能家居设备
* '''工业控制'''：[[PLC]]、机器人控制器

== 发展趋势 ==
现代计算机硬件的发展方向：
* '''异构计算'''：CPU+GPU+加速器协同
* '''量子计算'''：基于量子比特的新型硬件
* '''神经形态芯片'''：模拟人脑结构的处理器
* '''光计算'''：利用光子进行信息处理

== 参见 ==
* [[计算机体系结构]] - 硬件设计的理论基础
* [[集成电路]] - 现代硬件的实现基础
* [[硬件描述语言]] - 如[[Verilog]]、[[VHDL]]
* [[开源硬件]] - 如[[Arduino]]、[[树莓派]]

[[Category:计算机硬件| ]]
[[Category:计算机科学]]
[[Category:电子工程]]
[[Category:信息技术]]