计算机硬件知识

计算机系统的组成,计算机系统包括计算机硬件和计算机软件两大部分。硬件，是指构成计算机的物理设备，也称硬设备。软件，是指计算机系统中的程序、数据以及开发、使用、维护程序所需文档的集合。硬件是计算机系统的基础，软件是计算机系统的灵魂。计算机系统的组成如图2-1所示。,计算机硬件的基本组成,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成，也称计算机的五大部件。这五大部件通过系统总线互连，传递数据、地址和控制信号。这些系统总线按信号类型分成三类，分别称为数据总线、地址总线和控制总线。运算器和控制器合在一起称为CPU（CentralProcessingUnit,中央处理器）,它是计算机的核心。存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）两种。CPU、内存储器、总线等构成了计算机的“主机”。输入设备和输出设备简称I/O（Input/Output）设备。I/O设备和外存储器等通常称为计算机的“外部设备”，简称“外设”。图2-2是计算机硬件组成的示意图。,计算机工作原理,输入设备,存储器,运算器,控制器,输出设备,数据流：控制流：,对取自内存或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算,从内存取指令和执行指令,11,计算机工作原理（Cont.）,输入设备,存储器,运算器,控制器,输出设备,数据流：控制流：数据：指令：,11,2,2,由控制器和运算器组成,计算机中的输入/输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微机中的中央处理器又称为微处理器，例如，Intel公司的Pentium（奔腾）处理器。控制器:对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。运算器:算术逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUnit）。主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。CPU的主要技术指标是字长和主频。字长是指CPU同时处理二进制数据的位数。主频也叫时钟频率，单位是MHz或GHz，用来表示CPU的运算速度。,中央处理器(CPU),CPU性能指标,1）主频CPU主频也叫时钟频率，是CPU内核（整数和浮点运算器）电路的实际运行频率，英文全拼为CPUClockSpeed，时钟频率的单位是MHz（兆赫）2）CPU的字长计算机技术中对CPU在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数称为字长。,3）前端总线前端总线通常用FSB表示，是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出CPU的功能。,4）外频外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位是MHz（兆赫兹）。外频与前端总线（FSB）频率很容易被混为一谈。前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。,也可这样认为，前端总线的频率有两个概念:：一就是总线的物理工作频率（即我们所说的外频），二就是有效工作频率（即我们所说的FSB频率）它直接决定了前端总线的数据传输速度！INTEL处理器的两者的关系是：FSB频率=外频X4；而AMD的就是：FSB频率=外频X2。,5）倍频CPU的倍频，全称是倍频系数。CPU的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。CPU主频的计算方式变为：主频=外频x倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。(超频、锁频）,6）制作工艺通常我们所说的CPU的“制作工艺”指得是在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以微米（长度单位，1微米等于千分之一毫米）来表示，未来有向纳米（1纳米等于千分之一微米）发展的趋势，精度越高，生产工艺越先进。芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13微米、0.09微米、0.065微米、45纳米。,7）二级缓存容量CPU缓存（CacheMemoney）位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。CPU产品中，一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。,8）封装方式所谓“封装”，说简单些就是将CPU套上外衣，这样就能保证CPU核心与空气隔离开来，避免尘埃的侵害。好的封装设计还有助于CPU芯片散热，并很好地让CPU与主板连接。,主板,1概况2主板的组成及其性能指标3主板分类4主板芯片组及其性能介绍,概况,如果把CPU比喻为整个电脑系统的心脏，那么主板就是整个身体的躯干，一台电脑能否稳定的运行，很大程度上取决于主板的稳定性和工艺品质。主要的主板生产厂商：华硕（Asus）、微星（MSI）、技嘉（Gigabyte）、精英（ECS）、升技（Abit）、磐正（Epox）、钻石（DFI）、华擎（ASRock）、映泰（BIOStar）、联想科迪亚（QDI）、富士康丽台（FOXCONN）、硕泰克（Soltek）、青云（Albatron）、昂达（ONDATA、梅捷（SOYO）等。,主板的组成及其性能指标,.,主板的组成及其性能指标,1BIOS基本输入输出系统，是电脑启动的必须部件，BIOS型号或设置不正确会引起电脑无法正常启动等故障。曾经的CIH病毒就是因为破坏了BIOS而使电脑彻底瘫痪，为此各主板厂商纷纷提出了各自的防范措施，如：DualBIOS、TwinBIOS等双BIOS技术。现今使用最广泛的Award出品的BIOS部件。,主板的组成及其性能指标,2CPU插槽CPU的安身之处，不同厂商不同的CPU有各自的不同的插槽（Slot）或插座（Socket），主板上常见的插座类型见下节3内存插槽安插内存条的插槽，按照主板芯片组的不同，内存插槽的数量有24根不等，且有单通道和双通道的区别。而内存插槽也随内存类型的更换而有过多次的变更，主要有以下类型：72pinEDO内存插槽、168pinSDRAM内存插槽、184pinDDRSDRAM内存插槽和240pinDDRII内存插槽。,主板的组成及其性能指标,4供电部分和插槽CPU供电部分随着CPU功耗的逐渐增大而变的越来越庞大，现今主流的CPU供电形式有2相、3相和4相供电，每相供电都包含1个线圈和2个MOS管，一般的相数越大CPU供电酒越稳定。主板电源插槽包括20pin或24pin的主板供电插槽、4pin或6pin的CPU供电插槽（Athlon64、Pentium4以上主板）和4pin辅助供电插槽（SLi以上主板）。,主板的组成及其性能指标,5南北桥芯片即主板芯片组，通常有2块芯片组成，上北下南分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片主要负责对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等的支持。南桥芯片则提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、UltraDMA/33/66/100/133/EIDE/SATA数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥（HostBridge）。而由于AMDK8系列CPU已经整合了内存控制器，因此K8系列的部分低端芯片组被设计成单芯片形式，就没有了传统的南北桥之分，如：NF4-4X芯片组。,主板的组成及其性能指标,6其他内部接口：一般的现今主流主板带有1根PCI-E16X或AGP8X插槽（显卡）、25根PCI插槽（声卡、网卡、Modem、电视卡、采集卡、扩展卡）、12根PCI-E1X插槽、26个SATA插槽（SATA硬盘）、2个IDE插槽（IDE硬盘、光驱）、1个软驱插槽、24个USB扩展插针、,主板的组成及其性能指标,7外部接口：一般的带有2个PS/2接口（绿鼠标、紫键盘）、12个COM串行接口、1个并行接口、12个网卡接口（RJ-45）、24个USB接口、声卡接口、VGA接口（板载显卡）,主板分类,1.按结构标准主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX、NLX以及BTX等结构。,主板分类,2.按CPU插坐分类不同类型的CPU具有不同的CPU插槽，因此选择CPU，就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板CPU插槽类型不同，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。目前主板上常见的CPU插座有：Socket775、AM2、Socket754、Socket939、Socket603、Socket604、Socket478、SocketA、Socket423、Socket370。,主板分类,3.按芯片组划分对于主板而言，板载的芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，可以说芯片组是主板的灵魂，主板芯片组的发展历程就是主板的发展史。按芯片组大致可分为：Intel芯片组、VIA芯片组、nVidia芯片组、SIS芯片组、ATI芯片组、ULI芯片组、AMD芯片组,存储器,微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器。,内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高,外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低,1.内部存储器在计算机里，内部存储器按其功能特征可分为以下三类：（1）随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量，即计算机的主存，CPU对它们既可读出数据又可写入数据。但是，一旦关机断电，RAM中的信息将全部消失。DRAM动态随机存储器SDRAM同步动态随机存储器DDRRAM双倍速率的SDRAMRDRAM存储器总线式动态随机存储器微机上使用的动态随机存储器被制作成内存条的形式出现，插在系统主板的内存插槽上。,（2）只读存储器(ReadonlyMemory，ROM)CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。因此，ROM中一般存放计算机系统管理程序。（3）高速缓冲存储器CacheCache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题。,Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，按其功能通常分为两类：CPU内部的Cache和CPU外部的Cache。CPU内部的Cache也称为一级Cache，它是CPU内核的一部分，负责在CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲。CPU外部的Cache，主要用于弥补CPU内部Cache的容量过小，负责整个CPU与内存之间的缓冲。CPU外部的Cache又可分为板载Cache和片载Cache。CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技术指标，它直接影响到CPU的工作效率，并在很大程度上决定了该CPU的价格。,2.外部存储器1）磁介质存储器（1）软盘软盘是用表面涂有磁性材料的柔软的聚酯材料制成。将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，磁道从外向内编号，最外面的一个同心圆为0磁道。磁道又划分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放512B的数据。磁盘的存储容量可由下面的公式求出：磁盘总容量磁道数扇区数磁面数扇区字节数例如，3.5英寸软盘格式化后每面是80磁道，每个磁道有18个扇区，磁面数为2。其容量是80182512B1.44MB。读写软盘时，磁头直接接触盘面。,（2）硬盘,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。硬盘容量视具体类型而定。,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘,4硬盘接口标准目前硬盘接口类型不算多，主要有IDE、SCSI、SATA三种。1)IDE接口：IDE的英文全称为：IntegratedDriveElectronics，是目前最主流的硬盘接口，包括光储类的主要接口。它经过数年的发展变得很成熟、廉价、稳定。IDE接口使用一根40芯或80芯的扁平电缆连接硬盘与主板，每条线最多连接2个IDE设备（硬盘或者光储）。,硬盘,2)SCSI接口SCSI英文全称：SmallComputerSystemInterface，它出现的原因主要是因为原来的IDE接口的硬盘转速太慢，传输速率太低，因此高速的SCSI硬盘出现。其实SCSI并不是专为硬盘设计的，实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作，所以它的最大优势在于其系统占用率极低，不过转速快，传输高的SCSI率接口硬盘也有它的不足之处：价格高、安装不便、还需要设置及其安装驱动程序，因此这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。,硬盘,3)SATA接口SATA的英文全称是：Serial-ATA（串行），IDE系列属于Parallel-ATA（并行），SATA是最近颁布的新标准，具有更快的外部接口传输速度，数据校验措施更为完善，初步的传输速率已经达到了150MB/s，比IDE最高的UDMA/133还高不少。,nForce4、915之前的那些主板使用SATA硬盘，在安装操作系统的时候需要用到软盘，就象SCSI硬盘那样,光盘种类,光盘大致可分为CD盘和DVD盘，可进一步分类如下：CD-ROM只读CD光盘CD-R可写CD光盘（只可写一次）CD-RW可擦写CD光盘（可多次反复擦写）DVD-ROM只读DVD光盘DVDR可写DVD光盘（只可写一次）DVDRW可擦写DVD光盘（可多次反复擦写）DVDRAM可擦写DVD光盘（可多次反复擦写、兼容性差）DVDDL双层DVD光盘DVD-R/RW速度受限制，其盘片的价格相对较为便宜DVD+R/RW速度较快，价格也较高。,2光驱种类光盘驱动器主要包括CD-ROM、DVD-ROM、光盘该录机等。3.光驱性能指标性能指标参数是生产厂商产品推出过程中的标称值，包括接口类型、数据传输率、平均寻道时间、内部数据缓冲、多种光碟格式支持等。,移动存储器,优盘也称为“闪存盘”，采用Flash存储器（闪存）技术，体积很小，重量很轻，容量可以按需要而定（例如8MB2GB），具有写保护功能，数据保存安全可靠，使用寿命可长达数年之久。利用USB接口，可以与几乎所有计算机连接。,采用USB或IEEE1394接口、可以随时插上或拔下的、小巧而便于携带的硬盘存储器。一些超薄型的移动硬盘，厚度仅1个多厘米，大小与手掌差不多，重量只有200300g，而存储容量可以是10GB、20GB、30GB、40GB、60GB或更高。硬盘盒中的2.5英寸硬盘，每秒转速为42005400转，噪音小。,移动硬盘,键盘,通过键盘，可以将字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令，输入中西文字和数据。键盘与主机的接口有多种形式，一般采用的是PS/2接口，比较新的产品使用USB接口。,鼠标器,一种指示设备，能方便地控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，并通过按钮完成各种操作。鼠标器与主机的接口有三种。PS/2接口、USB接口。,扫描仪,扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备。按扫描仪的结构来分，扫描仪可分为手持式、平板式、胶片和滚筒式等几种。扫描仪的主要性能指标包括：(1)扫描仪的分辨率。(2)色彩位数（色彩深度）。(3)扫描幅面。(4)与主机的接口。,数码相机,数码相机不使用光敏卤化银胶片成像，而是将影像聚焦在成像芯片（CCD或CMOS）上，并由成像芯片转换成电信号，再经模数转换（A/D转换）变成数字图像，经过必要的图像处理和数据压缩之后，存储在相机内部的存储器中。整个过程不到1秒种，其中成像芯片是数码相机的核心。图2-8是数码相机的成像过程。,显示器,显示器是计算机必不可少的一种图文输出设备，其作用是将数字信号转换为光信号，最终将文字与图形显示出来。计算机显示器通常由两部分组成：监视器和显示控制器。监视器以CRT（阴极射线管）显示器或LCD液晶显示器为核心，加上必要的视频信号放大电路及同步扫描电路，它是一个独立的设备，就是我们日常所说的“显示器”。显示控制器在PC机中多半做成扩充卡的形式，所以也叫做显示卡、图片卡或者视频卡。显示卡包含接口电路、控制逻辑、绘图处理器及显示存储器，通常也是一个独立产品。计算机使用的显示器主要有两类：CRT显示器（如图2-9所示）和液晶显示器（如图2-10所示）。,显示屏的尺寸显示器的分辨率刷新速率可显示颜色数目,CRT显示器,液晶显示器,显示器的主要性能的参数,最佳分辨率传统CRT显示器只要行频和带宽足够，一般能稳定支持其所支持的分辨率内的所有画面全屏稳定显示。而LCD的像素是固定的，所以LCD只有在最佳分辨率下才能显现最佳影像。17英寸的最佳分辨率通常为12801024（普）、1280720（宽）；19英寸的最佳分辨率通常为12801024（普）、1440900（宽）；22英寸的最佳分辨率通常为16801050（宽）；,打印机,激光打印机,针式打印机,喷墨打印机,打印精度打印机的分辨率，它用dpi（每英寸可打印的点数）来表示，是衡量图像清晰程度最重要的指标。针式打印机的分辨率一般只有180dpi，激光打印机的分辨率最低是300dpi，喷墨打印机分辨率一般可达300360dpi，高的能达到720dpi以上。打印速度色彩数目,打印机的性能指标,计算机组装,1概述2硬件组装过程3BIOS设置,概述,1)PC配件的搭配问题CPU与芯片组配合内存与主板配合电源与主板配合显卡与主板配合,2)简洁的最小系统在正式组装电脑之前，我们很有必要使用“最小系统”验证一下各个配件的品质以及兼容性。如果此时“最小系统”能够顺利点亮，那么就意味着整个装机过程成功了大半。简单来说，所谓“最小系统”就是CPU（包含风扇）、主板、内存、显卡、显示器、电源这五项配件。,3)工具准备及材料准备1工具准备尖嘴钳、散热膏、十字螺丝刀、平口螺丝刀；散热膏：2材料准备准备好装机所用的配件：CPU、主板、内存、显卡、硬盘、软驱、光驱、机箱电源、键盘鼠标、显示器、各种数据线/电源线等。电源排型插座。,4)装机过程中的注意事项1防止静电2防止液体进入计算机内部3使用正常的安装方法，不可粗暴安装4以主板为中心，把所有东西排好5测试前，建议你只装必要的周边主板、处理器、散热片与风扇、硬盘、一台光驱、以及显卡。其它东西如DVD、声卡、网卡等等，再确定没问题的时候再装。,硬件组装过程,第一步：安装CPU处理器,这是主板上的LGA775处理器的插座，大家可以看到，与针管设计的插座区别相当的大。在安装CPU之前，我们要先打开插座，方法是：用适当的力向下微压固定CPU的压杆，同时用力往外推压杆，使其脱离固定卡扣。,压杆脱离卡扣后，我们便可以顺利的将压杆拉起。,接下来，我们将固定处理器的盖子与压杆反方向提起。,LGA775插座展现在我们的眼前。,将CPU安放到位以后，盖好扣盖，并反方向微用力扣下处理器的压杆。,82硬件组装过程,至此CPU便被稳稳的安装到主板上，安装过程结束,第二步：安装散热器由于CPU发热量较大，选择一款散热性能出色的散热器特别关键，但如果散热器安装不当，对散热的效果也会大打折扣。,上图是IntelLGA775针接口处理器的原装散热器，我们可以看到较之前的478针接口散热器相比，做了很大的改进：由以前的扣具设计改成了如今的四角固定设计，散热效果也得到了很大的提高。安装散热前，我们先要在CPU表面均匀的涂上一层导热硅脂（很多散热器在购买时已经在底部与CPU接触的部分涂上了导热硅脂，这时就没有必要再在处理器上涂一层了。）,安装时，将散热器的四角对准主板相应的位置，然后用力压下四角扣具即可。有些散热器采用了螺丝设计.,固定好散热器后，我们还要将散热风扇接到主板的供电接口上。,主板上的内存插槽一般都采用两种不同的颜色来区分双通道与单通道。例如上图，将两条规格相同的内存条插入到相同颜色的插槽中，即打开了双通道功能。,安装内存时，先用手将内存插槽两端的扣具打开，然后将内存平行放入内存插槽中（内存插槽也使用了防呆式设计，反方向无法插入，大家在安装时可以对应一下内存与插槽上的缺口），用两拇指按住内存两端轻微向下压，听到“啪”的一声响后，即说明内存安装到位。,在相同颜色的内存插槽中插入两条规格相同的内存，打开双通道功能，提高系统性能。,第四步：将主板安装固定到机箱中目前，大部分主板板型为ATX或MATX结构，因此机箱的设计一般都符合这种标准。,双手平行托住主板，将主板放入机箱中,确定机箱安放到位，可以通过机箱背部的主板挡板来确定。,拧紧螺丝，固定好主板。（在装螺丝时，注意每颗螺丝不要一次性的就拧紧,主板安静的躺入到机箱中，安装过程结束。,第五步：安装硬盘普通的机箱，我们只需要将硬盘放入机箱的硬盘托架上，拧紧螺丝使其固定即可。,机箱中固定3.5寸托架的扳手，拉动此扳手即可固定或取下3.5寸硬盘托架。,取出后硬盘托架,将硬盘装入托架中，并拧紧螺丝。,将托架重新装入机箱，并将固定扳手拉回原位固定好硬盘托架。,第六步：安装光驱、电源安