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计算机硬件知识

CPUCPU也称为中央处理器，它是计算机中最重要的部件。CPU的工作原理CPU是处理数据和执行程序的核心。首先，CPU的内部结构可以分为控制单元、逻辑运算单元和存储单元三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品进行加工一样：进入工厂的原料（程序指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储单元）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。在这个过程中，CPU从控制单元开始工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，直到交到存储单元才表示工作结束。CPU的工作原理程序指令逻辑运算单元存储单元应用程序控制单元CPU的性能指标主频：主频，也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于外频就是系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：主频=外频×倍频。CPU的性能指标协处理器或者叫数学协处理器，是CPU中处理科学运算的单元，用于运行比较专业的图像处理软件。在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算，因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后，自从486以后，CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算。现在CPU的浮点单元（协处理器）往往对多媒体指令进行了优化。CPU的性能指标内存总线速度或者叫系统总线速度，一般等同于CPU的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。CPU的性能指标一级高速缓存：因为目前CPU的存取速度已远远超过计算机其他配件的速度，因此，把部分数据暂时保存在L1中，然后再由L1转给CPU或其他设备，可以大大减轻CPU和其他设备间的传输速度问题。CPU的性能指标L2高速缓存，指CPU第二层的高速缓存，现在流行的CPU,无论是AthlonXP和奔腾4，其L2高速缓存都是和CPU同速运行的。除了速度以外，L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达1MB-3MB。CPU选购指南CPU的两个主要厂商分别是Intel和AMD，他们各自拥有其系列的产品。Intel面向台式机的两个系列分别是Celeron和Pentium，分别是Intel公司的中档和高档系列。AMD过去的拳头产品是Duron系列，有人称其为“毒龙”，现在已过渡为Athlon系列，也就是雷鸟系列。CPU选购指南与主板匹配：大部分主板都对安装和使用的CPU有严格规定，因此在购买时务必要了解手中的主板是否与CPU相匹配。性能价格比注意识别CPU上的标记：CPU通常都标有生产厂家、芯片类型、主频类型和工作电压等。CPU选购指南办公应用对处理器的稳定性要求最高，运行速度要求一般，不要求超频性能赛扬D系列处理器家庭娱乐要求较高的稳定性和运行速度，但不要求超频性能。奔腾D系列处理器游戏发烧追求更高的运行速度，良好的超频潜力，稳定性要求一般。AMD速龙处理器内存内存是直接与CPU进行信息交换的存储器。它是计算机的记忆中心，专门用于存放要执行的程序及待处理的数据。内存

内存的工作原理当CPU在工作时，需要从硬盘等外部存储器上读取数据，但由于硬盘这个“仓库”太大，加上离CPU也很“远”，运输“原料”数据的速度就比较慢，导致CPU的生产效率大打折扣！为了解决这个问题，人们便在CPU与外部存储器之间，建了一个“小仓库”—内存。内存虽然容量不大，一般只有几十MB到几百MB，但中转速度非常快，如此一来，当CPU需要数据时，事先可以将部分数据存放在内存中，以解CPU的燃眉之急。由于内存只是一个“中转仓库”，因此它并不能用来长时间存储数据。内存的分类内存按使用功能分为只读存储器ROM和随机存储器RAM。随机存储器RAM又可以分为动态RAM和静态RAM。动态的DRAM又可以分为EDORAM、SDRAM和DDR等动态内存的分类EDO内存：这种内存主要用于古老的MMX和486机型上面，也有部分厂家在PII的笔记本电脑中仍然使用EDO内存，这种EDO单条最高容量只有64M，而且由于EDO内存的工作电压为5V和现在常用的SDRAM的3.3V相比更费电一些，所以很快就被SDRAM内存所取代。动态内存的分类SDRAM：SDRAM，即SynchronousDRAM（同步动态随机存储器），曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型，即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”，那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格，而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度。动态内存的分类DDR:严格来说应该是DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。内存条重要性能指标时钟周期（TCK）：TCK是“ClockCycleTime”的缩写，即内存时钟周期。它代表了内存可以运行的最大工作频率，数字越小说明内存所能运行的频率就越高。时钟周期与内存的工作频率是成倒数的，即TCK＝1/F。比如一块标有“－10”字样的内存芯片，“－10”表示它的运行时钟周期为10ns，即可以在100MHz的频率下正常工作。内存条重要性能指标存取时间（TAC）：TAC（AccessTimeFromCLK）表示“存取时间”。与时钟周期不同，TAC仅仅代表访问数据所需要的时间。如一块标有“－7J”字样的内存芯片说明该内存条的存取时间是7ns。存取时间越短，则该内存条的性能越好，比如说两根内存条都工作在133MHz下，其中一根的存取时间为6ns，另外一根是7ns，则前者的速度要好于后者。内存条重要性能指标CAS延迟时间（CL）：CL（CASLatency）是内存性能的一个重要指标，它是内存纵向地址脉冲的反应时间。当电脑需要向内存读取数据时，在实际读取之前一般都有一个“缓冲期”，而“缓冲期”的时间长度，就是这个CL了。内存的CL值越低越好，因此，缩短CAS的周期有助于加快内存在同一频率下的工作速度。

内存条重要性能指标奇偶校验（ECC）：内存是一种数据中转“仓库”，而在频繁的中转过程中，容易导致数据错误。而ECC就是一种数据检验机制。ECC不仅能够判断数据的正确性，还能纠正大多数错误。普通PC中一般不用这种内存，它们一般应用在高端的服务器电脑中。内存条重要性能指标观察内存芯片上的标记是否清晰，观察上面所标注的速度以及生产厂家。主要品牌有现代（HY），金士顿（Kingston），胜创（Kingmax），宇瞻（Apacer）等假冒内存主板也称主机板，是安装在主机机箱内的一块矩形电路板，上面安装有计算机的主要电路系统。主板的性能影响着整个计算机系统的性能。主板上安装有控制芯片组的BIOS芯片和各种输入输出接口、键盘和面板控制开关接口、指示灯插件、扩充插槽及直流电源供电接插件等元件。主板CPU、内存条可以直接插在主板相应的插槽中，驱动器、电源等硬件连接在主板上。主板上的接口扩充插槽用于插接各种接口卡，这些接口卡扩展了计算机的功能，常见的接口卡有显示卡、声卡等。常见主板结构主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX、LPX、NLX、Flex、ATX、EATX、WATX以及BTX等结构。AT和Baby-AT是多年前的老主板结构，现在已经淘汰；LPX、NLX、FlexATX则是ATX的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板常见主板结构ATX是目前市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个，大多数主板都采用此结构MicroATX又称MiniATX，是ATX结构的简化版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构。常见主板结构主板上各部件主板上各部件内存插槽：它的作用是将内存条固定在主板上。板卡扩展槽：是用来接插各种板卡的，如显卡、声卡、Modem卡以及网卡等等。目前使用的有PCI、ISA和AGP。板卡扩展槽主板上各部件PCI插槽是外部设备接口，专为奔腾设计。Intel制订的局部总线标准，可以连接的扩展卡有PCI网卡、PCI声卡、PCI显卡等。参数有32位或64位，总线的频率33MHz（PCI2.0为66MHz），最大数据传输率为132MB/s。ISA是工业标准体系结构总线。可以连接的扩展卡有ISA显卡、ISA声卡、ISA网卡等。参数是16位带宽，总线频率6MHz（该类型已被淘汰）。AGP插槽是图形加速接口。可以连接扩展卡有AGP显卡。参数是传送速度533MB/s，工作频率是66.6MHz，不占用CPU资源。主板上各部件南北桥芯片：横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。南桥多位于PCI插槽的上面；而CPU插槽旁边，被散热片盖住的就是北桥芯片。北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”，由于发热量较大，因而需要散热片散热。南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。南桥和北桥合称芯片组。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。主板上各部件南桥芯片北桥芯片主板上各部件BIOS系统：保存有计算机系统最重要的输入/输出系统程序、系统信息设置程序、开机上电自检程序。BIOS程序保存在可擦除的只读储存器中，而用户设置的结构则是保存在一小块CMOS的存储器里，系统断电后通过一个锂电池来保存数据。主板上各部件主板上各部件IDE接口：可分为IDE1和IDE2。一般情况下，IDE1接硬盘，IDE2接光驱。通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽（也有横着的）。

主板上各部件I/O接口：I/O接口是用来连接各种输入、输出设备的接口。具体来说I/O接口主要有一个键盘口、一个PS/2鼠标器接口、两个串行口、一个并行口（或称打印口）、一个游戏口和两个USB接口。I/O接口I/O接口COM接口（串口）：目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。PS/2接口：PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，是目前应用最为广泛的接口之一。I/O接口USB接口：USB接口是现在最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外，USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。I/O接口LPT接口（并口）：一般用来连接打印机或扫描仪。MIDI接口：声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备，例如电子键盘等。

电源插座：用于连接电源与主板。跳线：主板上一般使用跳线来设置CPU的类型、频率和电压等。跳线实际上就是使主板上的某些线路保持开路或短路状态。

主板选购指南主板是直接关系到计算机的性能、稳定与扩展性的关键性部件。注意芯片组：芯片组是主板的灵魂，对系统性能发挥着至关重要的作用。不同的芯片组，性能上有较大的差别。不同的芯片组往往支持的硬件也不相同，所以主板是由CPU的类型决定的。主板选购指南主板布局：主板电子器件布局设计是否合理，主板的CPU插槽周围的空间将直接影响CPU和风扇的拆装。扩展功能：随着计算机的不断升级，主板是否也能随之扩展。例如，主板是否支持USB2.0、是否具备AGP接口、PCI的条数等等。电源选择：随着CPU频率的提高，其功耗也在不断提升，所以对电源的功率也提出了更高的要求。硬盘硬盘是一种磁介质的外部存储设备，在其盘片的每一面上，都是以转动轴为轴心，以一定的磁密度为间隔，若干同心圆被划分成磁道，每个磁道又被划分为若干个扇区，数据就以扇区的方式存放在硬盘上。硬盘硬盘选购指南硬盘选购指南：硬盘的参数决定了硬盘的质量与速度。接口：硬盘根据接口不同可以分为IDE硬盘和SATA硬盘。目前，SATA已经成为主流配置。容量：即硬盘未格式化以前的最大容量。硬盘选购指南转速：转速越快对CPU的占用率将减少，目前使用最广泛的就是7200转的。寻道时间：即磁头寻找磁盘地址的时间，主流的硬盘都达到了9毫秒以下。缓存：缓存就是缓冲区的大小，缓冲区越大则硬盘与外界交流数据就越快。目前常见的都在8M，可以满足大多数用户需要。显卡显卡又称为显示适配器，它的作用是控制显示器的显示方式。显卡的主要部件：显示内存：暂存显示芯片处理的数据。分辨率越高，象素点也就越多，要求显示内存的容量越大。VGABIOS：包括了显示芯片和驱动程序的控制程序、产品标识等信息。VGA插座：与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上。AGP接口显卡显卡选购指南进行选购前，需要先了解显卡功能、规格、性能、品牌和质量，然后再根据计算机的需求和预算进行选择。在拿到显卡时，首先观察印刷电路板，墨绿色的是比较好的，同时，电路板分为4层板和6层板，6层板会有更好的电气性能和抗电磁的能力。其次是显示卡的金手指，也就是AGP接口，好的金手指部分颜色呈金色发暗，侧面看具有一定的厚度，而且边缘进行了打磨或者切割，不会对AGP插槽造成损伤。插在槽上的显示卡，如果用力拉的话，可以将整个主板都拉起来，这样才能保证显卡的适用寿命。显卡的质量和品牌也很重要，较好的有三星和现代的等。声卡声卡包含了记录和播放声音所需要的硬件，使用它们可以录制声音文件，并且可以选择以何种方式录音，还可以控制采样速率。声卡上有数模转换芯片DAC，用来把数字化的声音信号转换成模拟信号，同时还有数模转换芯片ADC，用来将模拟信号转换为数字信号。声卡声卡声卡的外接插口：声卡的外接插口有一个IDE接口和CD音频接口，外部接口有麦克风插口、立体声输出插口用了连接音箱或耳机，线性输入插口可以连接CD播放机等，游戏/MIDI插口可连接游戏杆和MIDI设备。声卡声卡类型：目前市场上主要有板卡式、集成式和外置式三种。板卡式：板卡式产品是现今市场上的中坚力量，产品容纳了低、中、高各个档次，售价从几十元至上千元不等。板卡式支持即插即用，安装使用都很方便。集成式：集成式声卡集成在主板上，具有不占用PCI接口、成本低廉、兼容性好等优点，能够满足普通用户的音频需要。外置式：通过USB接口与PC相连，具有使用方便、便于移动等优势。声卡选购指南芯片：声卡芯片在声卡中的地位非常重要，决定了声卡的处理能力、音效、档次与价格。音质：判断一块声卡的好坏，主要是看它的信噪比、采样位数、采样频率、总谐波失真等指标，这些参数决定了声卡的音质。声卡在处理音频信号时会出现背景静电、工作电流等噪音，有用信号功率与噪音信号功率的比值就是SNR，即信噪比。此参数的高低关系到播放声音是否干净纯正，只有达到了93dB以上才能无明显噪音声卡选购指南音效和多声道：要得到良好的回放音效，声卡必须具有优秀的3D效果。MIDI效果：对声卡的MIDI播放、支持的复音数，以及加载的音色库容量都要留意，此外，声卡在播放MIDI时的占有率也使越低越好。光驱光驱是读取光盘信息的设备，它利用激光的原理，把计算机的数字信号调制成极细的激光光束，再把这种信号记录在一张直径为120mm的碳素料盘片上。光驱光驱耳机插孔：用于连接耳机或音箱音量旋钮：用于调整输入音乐的音量指示灯：显示光驱的运行状态播放/跳道键：用于控制光盘的播放打开/关闭/停止键：控制光盘进出盒和停止播放光盘。光驱的性能指标数据传输率：表示光驱从光盘上读取数据的快慢。一般包括单速、倍速两种。其中单速是指最初的光驱读取速率150Kbps。倍速是指最初光驱读取速率是单速的数倍数据传输率。例如40倍光驱就是6000Kbps。光驱的性能指标平均读取时间：它是衡量CD-ROM性能好坏的一个标准。指CD-ROM从光头定位到开始读盘的时间，一般是越小越好，不能超过95ms。高速缓存：作用是提供一个数据的缓冲区域，将读取的数据暂时保存，然后一次性进行传输和转换。缓存越大越好。容错：是指光驱读取质量不太好的光盘的能力，即容错性越强，光驱能读的烂盘越多。光驱选购指南机芯：机芯可以分为塑料和全钢的，全钢的质量优于塑料的。对CPU的资源占用：占用CPU资源越少越好。例如采用UltraDMA技术的光驱大大减少了CPU的占有率，有利于CPU工作效率的提高和系统响应时间的减少。在容错能力上，采用了人工智能纠错（AIEC）技术的光驱显著地增加了容错能力。网络接口卡网络接口卡网卡的作用实现主机与网络通信介质之间的连接将网络上传送的信息帧按照在网络上的信号编码要求和帧的格式接收进来，然后送给主机进行处理将主机需要向外发送的信息按照网络传送的要求组装成帧格式，然后采用网络编码信号向网络上发送出去网卡的选择在实际使用中，网络接口卡的选择与作为服务器工作站的计算机的总线类型有关，可选用适合于下列总线的各种网络接口卡产品。ISA（I6位数据总线标准，工业标准总线）；EISA（32位数据总线标准，扩展工业标准总线）；PCI（32位局部总线标准）网卡的选择网卡的通信接口类型的选择与所确定的网络结构方案及所采用的通信电缆有关。针对通信电缆采用双纹线、同轴细缆、同轴粗缆，分别有双纹线的RJ-45接口，同轴细缆的BNC接口和同轴粗缆的AUI接口3种网卡产品。网卡的选择文件服务器常选用多接口网卡，文件服务器是网络服务的中枢，服务器上的网卡担负着最繁重的网络通信任务，其性能和可靠性直接影响整个网络的运行，所以服务器中的网卡应比一般工作站上使用的网卡性能更好，价格更高。不间断电源UPS可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间，以使用户能够紧急存盘，避免数据的丢失。只需将计算机系统及其外部设备连接到UPS上，再将UPS与电源相连，当电源发生断电时，UPS便发出警告声，此时用户应迅速存盘。不间断电源UPS离线式：离线式UPS平时处于蓄电充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此离线式UPS也称为后备式UPS。由于存在2—10ms的切换时间，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不间断电源UPS在线式：在线式UPS则一直使逆变器处于工作状态，通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器，将直流电转换为高质量的正弦波交流电输给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。不间断电源UPS线上互动式：这是一种智能化的UPS，可以自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差，可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口进行数据通信，通过监控软件，用户可以直接从计算机屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。机箱机箱的类型：机箱目