【介绍】计算机硬件基础

1.内部设备

1.1 中央处理器（CPU，Central Processing Unit）

1.1.1 百度百科定义

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

1.1.2 功能

解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。从计算机被发明之初，人们判定计算机的计算速度的最重要的指标便是中央处理器的运算速度，中央处理器就像是计算机的心脏，牵动着计算机的每一个部分。

1.1.3 主频

主频也叫时钟频率，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。通常，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。

1.1.4 外频

系统总线的工作频率，CPU与外部（主板芯片组）交换数据、指令的工作时钟频率。

1.1.5 倍频

倍频是指CPU外频与主频相差的倍数。

主频=外频*倍频

1.1.6 缓存（cache）

高速交换的存储器。CPU缓存分为一级、二级、三级缓存，即L1、L2、L3。

1.1.7 内存总线速度（Memory-Bus Speed）

一般等同于CPU的外频，指CPU与二级高速缓存和内存之间的通信速度。

1.1.8 地址总线宽度

决定了CPU可以访问的物理地址空间。

1.1.9 CPU公司

Intel 、 AMD

1.1.10 CPU类型

我们通常家用电脑或者学校单位使用的个人电脑CPU大多都是酷睿（Core）系列的，如常见的I3、I5、I7；而企业公司使用的服务器上的CPU是Intel至强（Xeon）系列的，如E3、E5、E7等。

1.2 内存储器（Memory）

1.2.1 定义

内存储器是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存储器中进行的，因此内存储器的性能对计算机的影响非常大。

1.2.2 功能

内存储器也被称为内存，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

1.2.3 容量

即该内存的存储容量，单位KB、MB、GB。

1.2.4 内存带宽

内存带宽是指内存与北桥芯片之间的数据传输率，单通道内存节制器一般都是64-bit的（双通道内存带宽为128-bit），8个二进制位相当于1个字节，换算成字节是64/8=8，再乘以内存的运行频率，如果是DDR内存就要再乘2。

1.2.5 双通道内存

双通道，就是在北桥芯片级里设计两个内存控制器，这两个内存控制器可以相互独立工作，每个控制器控制一个内存通道。在这两个内存通道CPU可分别寻址、读取数据，从而使内存的带宽增加一倍，数据存取速度在理论上也是提升一倍。

1.2.6 带宽计算

内存带宽=内存总线频率*数据总线位数/8

示例：DDR2 667，运行频率为333Mhz，带宽为333264/8=5400MB/s=5.4GB/s

2.外部设备

2.1 外存储器

2.1.1 定义

外存储器是指除了计算机内存及CPU缓存以外的存储器，此类存储器一般断电后仍然能保存数据。

2.1.2 常见的外存储器

软盘：软磁盘使用柔软的聚酯材料制成原型底片，在两个表面涂有磁性材料。常用的软盘直径为3.5英寸，存储容量为1.44MB。软盘通过软盘驱动器来读取数据。
U盘：U盘也被称为“闪盘”，可以通过计算机的USB口存储数据。
硬盘：硬磁盘是由涂有磁性材料的铝合金圆盘组成的，每个硬盘都由若干个磁性圆盘组成。
磁带存储器：磁带也被称为顺序存取存储器SAM。他存储容量很大，但查找速度很慢，一般仅用作数据后备存储。
光盘存储器：光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。它应用了光存储技术，即使用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光读出信息。

2.1.3 硬盘的基本参数

容量：容量是硬盘最主要的参数，容量的大小决定硬盘中存储数据的多少，单位有MB、GB、TB、PB等。
转速：转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm，转速越快存储（读取）数据的速度就越快。常见的硬盘有5400转和7200转的，服务器上的硬盘转速能达到15000转。
传输速率：硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度。
缓存：硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。

2.1.4 硬盘接口类型

IDE接口：硬盘接口规范，采用ATA技术规范
SCSI接口：应用于小型机上的高速数据传输技术
SATA接口：Serial ATA，提高传输速率，支持热插拔。传输速度：SATA2=3.0Gb/s, SATA3=6.0Gb/s
SAS接口：Serial Attached SCSI，兼容SATA

目前主流的硬盘接口为SATA和SAS接口

2.2 存储新宠-固态硬盘

2.2.1 定义

固态硬盘用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元组成。

2.2.2 和传统机械硬盘的区别

优点：

外形：SATA接口的固态硬盘和传统2.5英寸机械硬盘外观是基本一致的。
速度：固态硬盘的读写速度远超过传统机械硬盘
重量：固态硬盘因为没有机械硬盘中厚重的金属部件和碟片所以质量轻.
能耗：机械硬盘是电机带动碟片运行的，固态硬盘运行的能耗是要低于机械硬盘很多的。
体积：SATA接口的固态硬盘体积和机械硬盘基本相同.
噪音：固态硬盘因为不需要碟片旋转，运行时只是内部通过电流，所以运行过程中没有任何噪音。
抗震：传统硬盘因为内部有机械运动，磁头和碟片的距离非常近，震动对机械硬盘的算上非常大，而固态硬盘工作过程中没有机械运动，所以即使处在不稳定的环境中也能正常工作。

缺点：

容量：固态硬盘容量普遍比较小
价格：固态硬盘价格要贵于机械硬盘不少
寿命：固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题，这也是许多人诟病其寿命短的所在。
数据无法恢复：固态硬盘一旦损坏的话里面的数据将无法恢复，机械硬盘就算坏了数据也在碟片上，还能救回不少数据。

2.3 输入设备

2.3.1 定义

向计算机输入数据和信息的设备。

2.3.3 概念

是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。

2.3.4 常见的输入设备

字符输入设备：键盘
光学阅读设备：光学标记阅读机、光学字符阅读机
图形输入设备：鼠标、操作杆、光笔
图像输入设备：摄像机、扫描仪、传真机
模拟输入设备：语言模数转换识别系统

2.4 输出设备

2.4.1 定义

输出设备是计算机硬件系统的终端设备，用于接受计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。

2.4.2 常见的输出设备

显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。

3.补充

3.1 显示接口卡

3.1.1 定义

显卡全称显示接口卡，又称显示适配器，在游戏开发水平与日俱增的今天，显卡是计算机最基本最重要的配件之一。

3.1.2 功能

显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，是电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务。

3.1.3 基本参数

显示芯片
显卡内存
技术支持
显卡PCB板

3.1.4 显卡分类

3.1.4.1 集成显卡

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体的元件。

优点：功耗低、占用空间小、发热低
缺点：性能差、故障难维护

集成显卡因其性能低下，所以一般适合没有太多图形需要处理的工作环境。

3.1.4.2 核心显卡

核心显卡是将图形核心与处理核心整合在同一块基板上，构成一颗完整的处理器。

优点：核心显卡的优点与集成显卡的优点基本一致，不过在性能上核心显卡通常是强于集成显卡。
缺点：难以胜任大型游戏以及专业图形处理工作

3.1.4.3 独立显卡

独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E）。

优点：独立显卡安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡和核心显卡先进得多，性能远超集成显卡和核心显卡，同事容易进行显卡的硬件升级，故障也容易更换和维修。
缺点：功耗高、发热量大、占据空间大、性能较强的显卡价格昂贵。

其实独立享卡也分为两类，一类是专业的图形卡，一类是娱乐用的游戏卡，需求不同性能侧重点不同。

独立显卡是多个部件组合而成协同工作，更像是一个将数字信号转换为模拟信号的硬件系统。

3.2 主板

3.2.1 定义

主板，有称主机板、系统板、逻辑板、母板、底板等，是构成复杂电子系统的中心或者主电路板。

3.2.2 功能

在计算机中主板的功能是将所有的硬件连接到一起构成计算机硬件系统，协同并维持各硬件的工作。

3.2.3 简介

典型的主板能提供一系列接合点，供处理器、显卡、声效卡、硬盘、存储器、对外设备等设备接合。

3.2.4 工作原理

在电路板下面，是4层有致的电路布线；在上面，则为分工明确的各个部件：插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后，主板会根据BIOS（基本输入输出系统）来识别硬件，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。