計(jì)算機(jī)的硬件組成

計(jì)算機(jī)的硬件組成、工作原理、性能參數(shù)、第九組：余萍、沈橋清、李迅硬件系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)主機(jī)外設(shè)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲器主板硬盤CPU顯卡內(nèi)存一臺電腦是由許許多多的零部件組成的，只有這些零部件組合在一起協(xié)調(diào)工作，才能稱之為電腦。電腦發(fā)展到現(xiàn)在，其零部件發(fā)生了很大的變化，但其工作原理卻沒有變，其中包括主板、CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡、聲卡等等。下面將簡單的介紹組成電腦的各個零部件。電腦主機(jī)的組成電腦機(jī)箱功能：起到保護(hù)和存放硬件的作用。機(jī)箱一般包括外殼、支架、面板上的各種開關(guān)、指示燈等。電腦機(jī)箱主板，又叫主機(jī)板、系統(tǒng)板或母板。是微機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。上面安裝了組成計(jì)算機(jī)的主要電路系統(tǒng)，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵和面板控制開關(guān)接口、指示燈插接件、擴(kuò)充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件能提供一系列接合點(diǎn)，供處理器、顯卡、聲效卡、硬盤、存儲器、對外設(shè)備等設(shè)備接合。它們通常直接插入有關(guān)插槽，或用線路連接。主板PCB版：是由幾層樹脂材料粘合在一起的，內(nèi)部采用銅箔走線。一般的PCB線路板分有四層，最上和最下的兩層是信號層，中間兩層是接地層和電源層，將接地和電源層放在中間，這樣便可容易地對信號線作出修正。而一些要求較高的主板的線路板可達(dá)到6-8層。北橋芯片：是主板芯片組中起到主導(dǎo)作用得最重要的組成部分，也叫主橋。CPU的類型、主板系統(tǒng)總線的頻率、內(nèi)存的類型和容量性能、顯卡的插槽規(guī)格都由它來決定。南橋芯片：負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信，如PCI總線、USB（通用串行總線）、音頻控制器、鍵盤控制器、實(shí)時時鐘控制器、高級電源管理等。CPU插座：主板上安裝CPU的插座。內(nèi)存插槽：用于安裝內(nèi)存的地方。主板的性能參數(shù)：PCI插槽：由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線可以拓展到64位。它為顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、電視卡等設(shè)備提供連接接口。它的基本工作頻率為33MHz，最大傳輸速率可達(dá)132MB/s.AGP圖像加速端口：專供3D顯卡使用的接口。它直接與北橋芯片相連，且該接口讓視頻處理器與系統(tǒng)內(nèi)存直接相連，避免經(jīng)過窄帶寬的PCI總線而形成系統(tǒng)瓶頸，增加3D圖形數(shù)據(jù)傳輸速度，而且在顯卡不足的情況下調(diào)用系統(tǒng)主內(nèi)存，所以有高的傳輸速率。主板的性能參數(shù)：CPU什么是CPU？是整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最重要的部件，由控制器和運(yùn)算器構(gòu)成?？刂破髫?fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算操作；運(yùn)算器主要負(fù)責(zé)對程序所執(zhí)行的指令進(jìn)行分析，并協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部件進(jìn)行工作。

CPU的性能指標(biāo)1、主頻：主頻也叫時鐘頻率，表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號的振蕩的速度，也就是CPU運(yùn)算時候的工作頻率，單位是MHz。主頻高。計(jì)算機(jī)性能好。2、外頻：是系統(tǒng)總線的時鐘頻率，簡稱總線頻率，是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度，單位是MHz。外頻主要由主板決定，外頻越高，CPU就越能同時接收更多來自外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而提高系統(tǒng)的性能。3、倍頻：CPU的主頻與外頻的比例關(guān)系。

倍頻=主頻/外頻4、緩存:緩存又叫高速緩存，是指可以進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器。緩存分為：

一級緩存：提高CPU的運(yùn)行速度，但是容量很小。二級緩存：用于處理器訪問內(nèi)存所要的時間，協(xié)調(diào)一級緩存與內(nèi)存之間的速度。它慢于一級緩存但是容量大于一級緩存，主要是做一級緩存與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)臨時交換的地方用。

三級緩存：為讀取二級緩存后沒有命名的數(shù)據(jù)，能提高CPU運(yùn)行速度。5、內(nèi)存總線速度：也叫系統(tǒng)總線。是CPU二級高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度，主要用于協(xié)調(diào)內(nèi)存與CPU之間運(yùn)行速度的差異。6、協(xié)處理器：也叫數(shù)學(xué)協(xié)處理器，主要負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算。7、地址總線寬度：它決定了CPU可以訪問的物理地址空間，即是CPU最大支持的內(nèi)存容量。8、數(shù)據(jù)總線寬度：它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量。決定了CPU與二級高速緩存、內(nèi)存以及輸入/輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘俊?、工作電壓：是CPU正常工作需要的電壓。一般是1.5到2.0V。10、制造工藝：它不會影響CPU的性能。但是能影響CPU的集成度和工作頻率，制造工藝越細(xì)，CPU的頻率越高，集成的晶體管更多。11、位：CPU可以同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。就是我們通常說的16位機(jī)、32位、64位處理器就是指CPU可以同時處理16位、32位、64位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。CPU處理數(shù)據(jù)的位數(shù)也叫字長。內(nèi)部存儲器計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都是在內(nèi)存中進(jìn)行的，因此內(nèi)存的性能對計(jì)算機(jī)的影響非常大。內(nèi)存也被稱為內(nèi)存儲器，其作用是用于暫時存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。只要計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中，CPU就會把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算完成后CPU再將結(jié)果傳送出來，內(nèi)存的運(yùn)行也決定了計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。內(nèi)存器的性能指標(biāo)：硬盤硬盤是電腦主要的存儲媒介之一，由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。硬盤有固態(tài)硬盤（SSD盤，新式硬盤）、機(jī)械硬盤（HDD傳統(tǒng)硬盤）、混合硬盤（HHD一塊基于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤誕生出來的新硬盤）。流行的硬盤品牌有希捷、西部數(shù)據(jù)、三星、日立、東芝等。硬盤的性能指標(biāo)：1、主軸轉(zhuǎn)速：硬盤的主軸轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，它在很大程度上決定了硬盤的速度，同時也是區(qū)別硬盤檔次的重要標(biāo)志。

2、尋道時間：該指標(biāo)是指硬盤磁頭移動到數(shù)據(jù)所在磁道而所用的時間，單位為毫秒(ms)。

3、高速緩存：該指標(biāo)指在硬盤內(nèi)部的高速存儲器。目前硬盤的高速緩存一般為512KB～2MB，SCSI硬盤的更大。購買時應(yīng)盡量選取緩存為2MB的硬盤。

4、最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：該指標(biāo)名稱也叫持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率(sustainedtransferrate)，單位為MB/s。它是指磁頭至硬盤緩存間的最大數(shù)據(jù)傳輸率，一般取決于硬盤的盤片轉(zhuǎn)速和盤片線密度(指同一磁道上的數(shù)據(jù)容量)。

5、外部數(shù)據(jù)傳輸率：該指標(biāo)也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率，它是指從硬盤緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的速率。在廣告或硬盤特性表中常以數(shù)據(jù)接口速率代替，單位為MB/s。目前主流的硬盤de外部的據(jù)傳輸率可達(dá)100MB/s。什么是顯卡？

顯示接口卡，又稱為顯示適配器，是個人電腦最基本組成部分之一。顯卡的用途是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的顯示信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換驅(qū)動，并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦主板的重要元件。顯卡顯卡的主要結(jié)構(gòu)：1、GPU（類似于主板的CPU）：也就是顯示芯片。GPU使顯卡減少了對CPU的依賴，尤其是在3D圖形處理時。GPU所采用的核心技術(shù)有硬件幾何轉(zhuǎn)換和光照處理、立方環(huán)境材質(zhì)貼圖和頂點(diǎn)混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等。

2、顯存（類似于主板的內(nèi)存）：是顯示內(nèi)存的簡稱。其主要功能就是暫時儲存顯示芯片要處理的數(shù)據(jù)和處理完畢的數(shù)據(jù)。圖形核心的性能愈強(qiáng)，需要的顯存也就越多。3、顯卡BIOS（類似于主板的BIOS）：主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動程序之間的控制程序，另外還存有顯示卡的型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠家及出廠時間等信息。4、顯卡PCB板：它把顯卡上的其它部件連接起來，功能類似主板。顯卡的性能指標(biāo)：1、顯示芯片：又稱圖型處理器-GPU。常見的廠商：AMD、NVidia、Intel。2、制造工藝：是在生產(chǎn)GPU過程中，要進(jìn)行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個元器件。通常其生產(chǎn)的精度以nm(納米)來表示（1mm=1000000nm），精度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)。在同樣的材料中可以制造更多的電子元件，連接線也越細(xì)，提高芯片的集成度，芯片的功耗也越小。3、核心頻率：是指顯示核心的工作頻率，其工作頻率在一定程度上可以反映出顯示核心的性能，但顯卡的性能是由核心頻率、流處理器單元、顯存頻率、顯存位寬等等多方面的情況所決定的，因此在顯示核心不同的情況下，核心頻率高并不代表此顯卡性能強(qiáng)勁。4、顯存位寬、帶寬：顯存位寬是顯存在一個時鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，位數(shù)越大則相同頻率下所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大。市場上的顯卡顯存位寬主要有128位、192位、256位幾種。而顯存帶寬=顯存頻率x顯存位寬/8，它代表顯存的數(shù)據(jù)傳輸速度。在顯存頻率相當(dāng)?shù)那闆r下，顯存位寬將決定顯存帶寬的大小。5、顯存容量：其他參數(shù)相同的情況下容量越大越好，但比較顯卡時不能只注意到顯存。選擇顯卡時顯存容量只是參考之一，核心和帶寬等因素更為重要，這些決定顯卡的性能優(yōu)先于顯存容量。但必要容量的顯存是必須的，因?yàn)樵诟叻直媛矢呖逛忼X的情況下可能會出現(xiàn)顯存不足的情況。

6、顯存速度：顯存速度一般以ns（納秒）為單位。常見的顯存速度有1.2ns、1.0ns、0.8ns等，越小表示速度越快、越好。7、顯存頻率：顯存頻率一定程度上反應(yīng)著該顯存的速度，以MHz（兆赫茲）為單位，顯存頻率的高低和顯存類型有非常大的關(guān)系。顯存頻率與顯存時鐘周期（顯存速度）是相關(guān)的，二者成倒數(shù)關(guān)系，顯存頻率（MHz）=1/顯存時鐘周期（NS）x1000。什么是輸入設(shè)備？向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備。是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。輸入設(shè)備是用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一。常見到的輸入設(shè)備：字符輸入設(shè)備：鍵盤；光學(xué)閱讀設(shè)備：光學(xué)標(biāo)記閱讀機(jī)，光學(xué)字符閱讀機(jī)；圖形輸入設(shè)備：鼠標(biāo)器、操縱桿、光筆；圖像輸入設(shè)備：攝像機(jī)、掃描儀、傳真機(jī)；模擬輸入設(shè)備：語言模數(shù)轉(zhuǎn)換識別系統(tǒng)。輸入設(shè)備什么是輸出設(shè)備？是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的終端設(shè)備，用于接收計(jì)