微型计算机硬件组成详情及实践

2023-11-01 理论教育版权反馈

【摘要】：计算机硬件系统是指计算机系统中看得见、摸得着的物理装置、机械器件及电子线路等设备。微型计算机的硬件主要由主机、显示器和键盘等构成。这些也是计算机调入操作系统之前必须知道的信息。在计算机系统中，硬盘驱动器的符号用一个英文字母表示，也称盘符，如果只有一个硬盘，一般称为C盘，或者将一个硬盘分成两个逻辑区域，称为C盘和D盘。微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，一些数码设备也可成为输入设备。

计算机硬件系统是指计算机系统中看得见、摸得着的物理装置、机械器件及电子线路等设备。微型计算机的硬件主要由主机、显示器和键盘等构成。主机安装在机箱内，有主板、中央处理器、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、电源以及显示适配器（显示卡）等。

1．主板

主板（Mainboard）是计算机最基本的也是最重要的部件之一，是计算机中最大的一块集成电路板，安装在机箱内。主板采用开放式结构来连接各种计算机部件，包括CPU、内存、显卡、声卡、网卡、硬盘和光驱等。组装计算机时，把相应的部件插到主板上对应的插槽中即可。主板电路设置和功能如图1-8所示。

图1-8　主板图示

2．中央处理器

中央处理器（CPU）是计算机的重要部件，它包含运算器和控制器两大部分。运算器主要完成各种算术运算和逻辑运算，由进行运算的运算器及暂时存放数据的寄存器、累加器等组成。控制器是计算机的“指挥控制中心”，用来协调和指挥整个计算机系统的操作，它本身不具有运算能力，而是通过读取各种指令，并对其进行翻译、分析，而后对各部件做出相应的控制，它主要由指令寄存器、译码器、程序计数器以及操作控制器等组成。CPU外观如图1-9所示。

图1-9　CPU的正反面

目前生产CPU的主要公司有Intel和AMD。CPU在计算机中的地位类似于人的心脏，CPU品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次。反映CPU品质的最重要的指标是主频与字长。主频说明了CPU的工作速度，一般来说，主频越高，一个时钟周期中CPU完成的指令数就越多，CPU的运算速度也就越快；字长是指CPU能够同时处理的二进制数据的位数。人们通常所说的8位机、16位机、32位机和64位机就是指CPU可以同时处理8位、16位、32位和64位的二进制数据。

3．主存储器

主存储器又称内存储器（简称内存，俗称内存条），用于存放处理程序和处理程序所必需的原始数据、中间结果及最后结果。内存直接和CPU交换信息，又称为主存，由半导体存储器构成。内存按功能可分为只读存储器、随机存储器和高速缓冲存储器三种。在选择内存条时须主要考虑内存的速度、容量、奇偶校验等性能指标。内存条的外观如图1-10所示。

图1-10　内存条

内存有只读存储器（Read Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、CMOS存储器和高速缓冲存储器（Cache）几种类型。

（1）只读存储器的信息一旦被写入就固定不变，只能被读出不能被改写，即使断电也不会丢失，因此ROM中常保存一些长久不变的信息。

（2）随机存取存储器是一种通过指令可以随机存取存储器内任意单元的存储器，又称读写存储器。RAM中存储的是正在运行的程序和数据。RAM的容量越大，机器性能越好。RAM只是临时存储信息，一旦断电，RAM中的程序和数据会全部丢失。

（3）CMOS存储器保存着计算机当前的配置信息，如日期和时间、硬盘格式和容量、内存容量等。这些也是计算机调入操作系统之前必须知道的信息。当计算机系统设置发生变化时，可以在启动计算机时按【Del】键进入CMOS Setup程序来修改其中的信息，这就是CMOS存储器的功能。

（4）高速缓冲存储器用来缓解CPU的高速度和RAM的低速度之间的矛盾，有一级缓存和二级缓存之分。Cache的访问速度是RAM的10倍，但制作成本高，价格昂贵，故容量一般较小。值得注意的是，Cache的容量并不是越大越好。

计算机存储器中最小的存储单位是比特（bit），1比特是一个二进制位。字节（byte）是信息存储中最常用的基本单位。一字节由8个比特组成（1 byte = 8 bit）。常用的单位及换算关系为：1 byte=8 bit；1 KB=1 024 B；1 MB=1 024 KB；1 GB=1 024 MB；1 TB=1 024 GB；1 PB= 1 024 TB；1 EB=1 024 PB。

4．输入/输出接口

输入/输出（I/O）接口是主机输入/输出交换信息的通道。连接输入设备的接口为输入接口，连接输出设备的接口为输出接口。I/O接口一般在主机的背后。常用的接口有显示器接口、键盘接口、串行口COM1、COM2（连接鼠标器）以及并行口LPT1、LPT2（连接打印机）等。用户还可以根据自己的需要，在主板的总线插座上插上自己需要的功能卡，连接自己选配的输入/输出设备。

5．辅助存储器(www.chuimin.cn)

在一个计算机系统中，除了有内存外，一般还有辅助存储器（外存），用于存储暂时不用的程序和数据。目前，常用的外存有硬盘、光盘以及体积小、容量大、便于移动携带的U盘。

（1）硬盘存储器。硬盘是微机主要的存储媒介，作为外存储器的一种。与内存储器相比，外存储器的特点是存储量大、价格较低，而且在断电的情况下也可以长期保存信息，所以又称永久性存储器，如图1-11所示。硬盘的磁盘驱动器和盘片都是固定在机箱内的，外面是看不到的，它的存储容量很大，计算机硬盘的技术发展也非常快，若干年前硬盘容量还多为几十兆、几百兆，现在的机器配的硬盘容量一般都是上千GB，而 1 024 GB即1 TB，因此，现代硬盘容量几乎都以TB为单位。在计算机系统中，硬盘驱动器的符号用一个英文字母表示，也称盘符，如果只有一个硬盘，一般称为C盘，或者将一个硬盘分成两个逻辑区域，称为C盘和D盘。

图1-11　硬盘

（2）光驱和光盘。光驱用来读/写光盘内容，是微机中比较常见的一个配件，如图1-12所示。光盘指的是利用光学方式进行读/写信息的圆盘（见图1-13）。常用光盘存储器有CD、DVD、蓝光光盘等。

图1-12　DVD-RW刻录光驱

图1-13　光盘

（3）移动存储设备。随着通用串行总线（USB）在PC上盛行，借助USB接口，移动存储产品已经逐步成为存储设备的主要成员，并作为随身携带的存储设备广泛使用，如U盘、移动硬盘等，如图1-14所示。

图1-14　移动存储设备

6．输入/输出设备

（1）输入设备。微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，一些数码设备也可成为输入设备。

①键盘是用户接触最多的计算机硬件，通常计算机用户大多只注重其外观和手感，但除此之外，选购键盘时还应注意键盘的接口、做工等要素。

目前，主流键盘按其功能与用途的不同，大致可以划分为标准键盘、人体工程学键盘和多媒体键盘等，如图1-15所示。

图1-15　键盘

②鼠标。根据工作原理的不同，鼠标可分为机械式鼠标和光电式鼠标两种。不过，随着技术的发展，机械式鼠标已经被光电式鼠标淘汰，当前使用的基本上是光电式鼠标。根据使用形式，鼠标可分为有线鼠标和无线鼠标两种。如图1-16所示为常用的有线鼠标和无线鼠标。