计算机硬件系统

(共63张PPT)
计算机硬件设备
硬件
外设
主机
CPU
输入设备
输出设备
内存
外 存
磁盘
硬盘
光盘
软盘
打印机
音箱
显示器
闪存
扫描仪
键盘
鼠标
摄像头
数码相机
主板
CPU中央处理器
主要包括运算器和控制器两部分
是电脑的核心部件，决定计算机
的性能
主要由INTEL和AMD公司生产
发展：286、386、486、奔腾、
PⅡ、PⅢ、PⅣ
决定CPU性能技术指标
1、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。
2、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。
3、前端总线频率
总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。总线的种类很多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，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。
北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽＝（总线频率×数据位宽）÷8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、
533MHz、800MHz几种，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。现在的CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU，较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。
外频与前端总线频率的区别：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。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了PCI及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里（主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时），前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线
频率需要高于外频，因此采用了QDR（Quad Date Rate）技术，或者其他类似的技术实现这个目的。这些技术的原理类似于AGP的2X或者4X，它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高，从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。
4、L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。采用回写(Write Back)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效。在486
以上的计算机中基本采用了回写式高速存。在目前流行的处理器中，奔腾Ⅲ和Celeron处理器拥有32KB的L1高速缓存，奔腾4为8KB，而AMD的Duron和Athlon处理器的L1高速缓存高达128KB.
5、L2高速缓存，指CPU第二层的高速缓存，第一个采用L2高速缓存的是奔腾 Pro处理器，它的L2高速缓存和CPU运行在相同频率下的，但成本昂贵，市场生命很短，所以其后奔腾 II的L2高速缓存运行在相当于CPU频率一半下的。接下来的
Celeron处理器又使用了和CPU同速运行的L2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。
6、流水线技术、超标量。流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业
生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5-6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指某型 CPU内部的流水线超过通常的5-6步以上，例如奔腾 4的流水线就长达20步。将流水线设计的步(级)数越多，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的，
只有奔腾级以上CPU才具有这种超标量结构；这是因为现代的CPU越来越多的采用了RISC技术，所以才会有超标量的CPU。
7、工作电压。工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CPU（386、486）由于工艺落后，它们的工作电压一般为5V（奔腾等是3.5V/3.3V/2.8V等），随着CPU的制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的趋势，Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已经采用1.475V的工作电压了。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。这对于笔记本电脑尤其重要。
8、制造工艺，制造工艺虽然不会直接影响CPU的性能，但它可以可以极大地影响CPU的集成度和工作频率，制造工艺越精细，CPU可以达到的频率越高，集成的晶体管就可以更多。第一代奔腾 CPU的制造工艺是0.35微米， 最高达到266Mhz的频率，PII和赛扬是0.25微米，频率最高达到450Mhz。铜矿核心的奔腾Ⅲ制造工艺缩小到了0.18微米，最高频率达到1.13Ghz。目前频率已经达到3Ghz以上。
内部存储器RAM
内存是电脑的一个临时存储器，它只负责电脑数据的中
转而不能永久保存
是电脑的核心部件，重要性仅次于CPU，它的容量和处
理速度直接决定了电脑数据传输的快慢
通常内存容量为256、512MB 、1GB
是勾通CPU与硬盘之间的桥梁
教你认识内存条 看懂内存条
1．内存条的诞生
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，事先可以将部分指令和数据存放在内存中，来缓解外存和CPU数据处理速度上的瓶颈问题。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。
2．常见的内存条
目前PC中所用的内存主要有SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM、DDR2等四种类型。
曾经主流——SDRAM
SDRAM（Synchronous DRAM）即“同步动态随机存储器”。SDRAM内存条的两面都有金手指，是直接插在内存条插槽中的，因此这种结构也叫“双列直插式”，英文名叫“DIMM”。
今日主流—DDR SDRAM
DDR SDRAM（简称DDR）是采用了DDR（Double Data Rate SDRAM，双倍数据速度）技术的SDRAM，与普通SDRAM相比，在同一时钟周期内，DDR SDRAM能传输两次数据，而SDRAM只能传输一次数据。
从外形上看DDR内存条与SDRAM相比差别并不大，它们具有同样的长度与同样的引脚距离。只不过DDR内存条有184个引脚，金手指中也只有一个缺口，而SDRAM内存条是168个引脚，并且有两个缺口。
根据DDR内存条的工作频率，它又分为DDR200、DDR266、DDR333、DDR400等多种类型：与SDRAM一样，DDR也是与系统总线频率同步的，不过因为双倍数据传输，因此工作在133MHz频率下的DDR相当于266MHz的SDRAM，于是便用DDR266来表示。
小提示：工作频率表示内存所能稳定运行的最大频率，例如PC133标准的SDRAM的工作频率为133MHz，而DDR266 DDR的工作频率为266MHz。对于内存而言，频率越高，其带宽越大。
除了用工作频率来标示DDR内存条之外，有时也用带宽值来标示，例如DDR 266的内存带宽为2100MB/ｓ，所以又用PC2100来标示它，于是DDR333就是PC2700，DDR400就是PC3200了。
小提示：内存带宽也叫“数据传输率”，是指单位时间内通过内存的数据
量，通常以GB/ｓ表示。我们用一个简短的公式来说明内存带宽的计算方法：内存带宽＝工作频率×位宽/8×ｎ（时钟脉冲上下沿传输系数，DDR的系数为2）。
由于DDR内存条价格低廉，性能出色，因此成为今日主流的内存产品
最新的内存——DDR2
DDR2是英特尔极力推动的新一代内存，DDR2构建在DDR的基础上，通过增加4位预取机制使得在核心频率不变的条件下将数据带宽提升4倍，为效能提升扫清了障碍。为提高兼容性，DDR2将终结器直接整合于内存颗粒中，这也有效降低了主板的制造成本。此外，DDR2在延迟方面的机制也有所改变，增加了AL附加延迟的概念，这不可避免导致DDR2延迟时间增加。
高频率、高带宽是DDR2最大的优点，它将有DDR2-400、DDR2-533、DDR2-667和DDR2-800等规范，最高带宽分别达到3.2GB/s、4.2GB/s、5.3GB/s和6.4GB/s，比目前的DDR内存有大幅度提升，但它们的核心频率仍保持在很低的水平，使得产品可在更低的电压下运作（DDR工作在2.5V下，DDR2仅需要1.8V工作电压）、功耗也比DDR有了明显的降低。不过，DDR2的延迟周期反而比DDR长，后者的CL延迟一般是2、2.5和3个周期，而DDR2
一般为3、4和5个周期，再加上AL附加延迟（附加延迟为0～4个周期），使得DDR2读数据的延迟时间比DDR大幅增加——显然，在带宽相同的情况下，DDR2的实际性能反而不如DDR。
3．内存的封装
目前内存的封装方式主要有TSOP、BGA、CSP等三种，封装方式也影响着内存条的性能优劣。
TSOP封装：TOSP（Thin Small Outline Package，薄型小尺寸封装）的一个典型特点就是在封装芯片的周围做出很多引脚。TSOP封装操作方便，可靠性比较高，是目前的主流封装方式。
BGA封装：BGA叫做“球栅阵列封装”，其最大的特点就是芯片的引脚数目增多了，组装成品率提高了。采用BGA封装可以使内存在体积不变的情况下将内存容量提高两到三倍，与TSOP相比，它具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。
CSP封装：CSP（Chip Scale Package，芯片级封装）作为新一代封装方式，其性能又有了很大的提高。ＣＳＰ封装不但体积小，同时也更薄，更能提高内存芯片长时间运行的可靠性，芯片速度也随之得到大幅度的提高。目前该封装方式主要用于高频DDR内存。

硬盘
程序、各种数据和结果的存放处
，里面存储的信息不会由于断电
而丢失
通过硬盘驱动器进行读写操作，
制作时将驱动器与硬盘本身二合
为一
存储容量大，硬盘为10、20、30
、40、60、80、120、160GB
硬盘类型
IDE IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装
起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。
IDE代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。
SCSI SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。
SATA 使用SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
软盘
可以移动的存储介质，但容量很小，常见为1.44MB
的三寸盘
通过软盘驱动器进行读写操作
读：从磁盘里读取数据；写：向磁盘里写入数据
光盘CD-ROM
可以移动的存储介质，光盘的容量是比软盘大多了，有
600MB 720M
通过光盘驱动器进行读写操作，
普通光盘都是只能读不能写的
有一种特殊的光盘CD-R是可以写的，但需要使用“光盘
刻录机”才能把 数据写到CD-R光盘上
闪存（优盘）
可移动存储
时髦美观小巧
容量常见16MB、32MB、64MB
USB接口，即插即用
键盘
基本的输入设备
常见的为104键位的键盘
键盘详解
键盘分区
整个键盘大致分为4个区：
功能键区、打字键区、数字小键盘区、屏幕编辑键和光标移动键区。
键盘上的几个重要键
打字练习
指法：
关键是把双手的拇指放在空格键上，其他八个手指分别放在基本行上，即两食指放在F、J上，两手在各自的范围内上下移动。按键时要弹击，不要狠敲硬打。
鼠标
计算机输入设备
使用鼠标使计算机的某些操作更
容易、更方便、更有趣，对计算
机的普及具有伟大的贡献.
扫描仪
输入设备，便不是常规，可以根
据需要选择是否配置
常用扫描图片、像片、文本，有
的扫描仪来可以扫描立体实物
摄像头 数码相机
都不是计算机的常规外设，但可以拓展计算机的使用功能。你可以根据需要选择是否配置。
显示器
基本的计算机输出设备
计算机工作状态的反应、信息处
理结果的输出
有阴极射线管和液晶显示两类
常见为17寸纯平阴极射线管型
打印机
输出设备
分针式、喷墨、激光打印机
通过并口与主机相连
音箱
声音的输出设备
多媒体计算机的必备外设
主板
又叫系统板或是母板
主板是整个电脑的基板，是CPU
、内存、显卡及各种扩展卡的载
体
主板是否稳定关系着整个电脑是否
稳定，主板的速度在一定程度上也
制约着整机的速度
是计算机各部件的连接工具
台式机主板：就是平常大部分场合所提到的应用于PC的主板，板型是ATX或Micro ATX结构，使用普通的机箱电源，采用的是台式机芯片组，只支持单CPU，内存最大能支持到4GB，而且一般都不支持ECC内存。存储设备接口也是采用IDE或SATA接口，某些高档产品会支持RAID。显卡接口多半都是采用AGP 4X或AGP 8X，某些高档产品也会采用AGP Pro接口以支持某些高能耗的高档显卡。扩展接口也比较丰富，有多个USB2.0/1.1,IEEE1394,COM,LPT,IrDA等接口以 满足用户的不同需求。扩展插槽的类型和数量也比较多，有多个PCI,CNR,AMR等插槽适应用户的需求。如果有整合的网卡芯片，也是单10/100Mbps或高档的千兆网卡。在价格方面，即有大量的几百元的入门级或主流产品，也有一二千元的高档货以满足不同用户的需求，生产厂商和品牌也非常多，市场上常见的就有几十种之多。较为知名的品牌有华硕、技嘉、微星、升技等台湾厂家生产的主板。
芯片生产厂家：到目前为止，能够生产芯片组的厂家无非就是Intel（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ALi（中国台湾）、AMD（美国）、nVidia（美国）、ATI（加拿大）、Server Works（美国）等几家，其中以Intel和VIA的芯片组最为常见。在台式机的Intel平台上，Intel自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高中低端以及整合型产品都有，VIA、SIS、ALI和最新加入的ATi几家加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域；在AMD平台上，AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色，产品少，市场份额也
很小，而VIA却占有AMD平台芯片组最大的市场份额，但现在却收到后起之秀nVidia的强劲挑战，后者凭借其nForce2芯片组的强大性能，成为AMD平台最优秀的芯片组产品，进而从VIA手里夺得了许多市场份额，而SIS与ALi依旧是扮演配角，主要也是在中低端和整合领域。笔记本方面，Intel平台具有绝对的优势，所以Intel的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额，其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。
在选购整机尤其是有特定功能的计算机时，首先就必须确定适合自己的芯片组，这
基本上能决定电脑的整体性能。建议按 照具体应用的需求来决定主板芯片组产品，不一定要最新最好性能最强大，只要能满足自己的需要就行，以免增大自己的采购成本和运行维护成本，以及造成系统性能的浪费。
如何判断主板型号和声卡芯片型号
A.根据开机机器自检时的信息判断
在电脑第一次启动，机器自检时按下键盘上的 PAUSE键，然后在屏幕的左上角，如图中所示位置就可以看到主板的具体型号和 BIOS版本信息，本例中显示主板型号是“ TM-K8V8“， BIOS版本是 REV 1.1， BIOS发布日期是 2005年 6月 11号。
B. 根据主板条码判断主板型号
顶星科技生产的每一块主板都有唯一的一个条码，具体位置在最后一根 PCI插槽（距离 CPU位置最远的那一根）的侧面，条码的前几位就是主板的具体型号，如下图所示：
C ．根据主板打印口上贴的型号标帖判断
在主板的打印口上贴有非常醒目的“ H-KT 600L”，根据
这个标帖可以很容易的判断主板的型号
如何判断主板的声卡芯片型号？
有不少客户知道了自己的主板型号，但发现网站的“下载”栏中提供了几种声卡驱动程序，不知道自己究竟该下载那一个。别发愁，我来帮你找到声卡芯片，我们一起看下面这个主板图：
在主板的后置面板的下方，红色方框做在的位置就是主板的声卡芯片在主板上的位置，我们放大仔细看一下：
主板上有一个四面都有“脚”，上面还有小螃蟹图案的芯片，它就是我们要找的对象——声卡芯片，在本例中，这款主板的声卡芯片是 ALC655，台湾 realtek公司生产的声卡芯片，我们根据声卡芯片，就可以在顶星的网站下载对应的声卡驱动程序了。