计算机硬件的组成

金天科技学校计算机硬件组装与维护彭林2010年10月2010年10月1.1微型计算机系统功能与构成1.1.1微型计算机的功能与应用计算机可以分为多用户的大型计算机系统和单用户的PC机两大类，它们的硬件和软件系统结构有着很大的不同，就系统维护和维修而言，也有着很大的区别。大型计算机系统按其规模又可以分为小型、中型、大型、巨型等计算机系统。我们以后主要讲的是PC机PC机即个人计算机（PersonalComputer），按其规模也叫做微型计算机，它分为台式机、便携式机（也叫笔记本电脑）和掌上型机等多种类型。台式PC机系统如图1-1所示，它在整个计算机应用领域最为普及和数量最多，它的维护和维修也最具普遍和典型意义。图1-1台式PC机系统笔记本1.1.2微机的系统构成微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分构成的。1.1.2.1微机的硬件系统如图1-1所示，我们一般看到的是微机硬件系统的外观，它包括主机箱、显示器（Display/Monitor）、键盘（KeyBoard）和鼠标（Mouse）。中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)是一块超大规模集成电路芯片，它的内部是由几十万个（Intel80386）到几千万个（IntelPentium4）晶体管元件组成的十分复杂的电路，其中包括运算器、寄存器、控制器和总线（数据、控制、地址总线）等。它通过执行指令来进行运算和控制系统，它是整个微机系统的核心。它相当于人的大脑，其重要程度可想而知。中央处理器CPUCPU的主要技术指标主频率CPU的主频是指CPU的工作时钟频率，单位是MHz，目前已晋升为GHz（1GHz=1000MHz），它是CPU速度的重要指标，通常标注在CPU表面的型号中。为了将高主频的CPU与较低时钟频率的主板相匹配，CPU主频采用了较低的输入时钟频率和在内部倍频到主时钟频率的方法。CPU输入时钟称为外频，常取为主板系统总线的频率。CPU的主要技术指标内部Cache以前的系统，为了解决主机中低速内存与高速CPU的不匹配，加快CPU对内存的访问速度，采用了在CPU和内存间插入高速缓冲存储器（Cache）的方法，Cache存储器安装在主板上，称为外部Cache（ExternalCache）。从486CPU开始，处理器内部也包含了Cache，486是8KB，pentium是16KB。加上主板上的Cache，便构成二级Cache结构，CPU内的称为L1Cache，CPU外主板上的称为L2Cache。从PentiumⅡ开始，CPU除了包含核心芯片内的32KB的L1Cache，还包括CPU板上分立的512KB的L2Cache。再加上主板上512KB的L2Cache，便构成三级Cache结构。超频超频是指把主板的CPU工作时钟调整为略高于CPU规定值，企图使之超高速工作。通常不提倡对CPU进行超频来提高系统性能，这会造成CPU过热、减少寿命、系统运行混乱甚至烧毁CPU。但也有一些CPU，比如赛扬366等，允许进行较大幅度（20%）的超频使用，以满足电脑发烧族的愿望。CPU的主要技术指标目前最新CPU介绍图为AMD六核CPU插槽类型SocketAM3羿龙IIX61090T938针一级缓存6×128KB二级缓存6×512KB三级缓存6MB目前最新CPU介绍图Intel六核CPU插槽类型LGA1366二级缓存6×256KB三级缓存12MB晶体管数量11.7亿如图1-2，主机箱里面还包括主板（MainBoard/SystemBoard/MotherBoard）、电源（PowerSupply）、软盘驱动器（FloppyDiskDriver）、硬盘驱动器（HardDiskDriver）、光盘驱动器（CD-ROMDriver）和插在主板总线扩展槽（Input/OutputBUSExpandedSlots）上的各种系统功能扩展卡。图1-2微机主机箱内部结构主板也称为系统板，它是微机系统的最重要部件，也称为计算机的主机，是整个系统的控制和运算中心。它由中央处理器CPU、外围芯片组CHIPset、内存条（RAM）、系统总线（I/OBUS）和通信接口等组成。主板的外形见图1-3。图1-3微型计算机的主板软盘驱动器（FDD）和软盘一起构成微机最早的外部存储器（简称为外存）。软盘的作用是以磁记录的方式永久保存微机的大量软件资料，软驱的作用就是对软盘进行读写。软盘驱动器的外形见图1-4。图1-4软盘和软盘驱动器硬盘驱动器（HDD）也是微机的外部磁盘存储器，它与软驱的主要区别在于其内部固定安装了几片硬质金属磁盘，因此也被称为固定盘（FixedDisk）或硬盘驱动器（HardDiskDriver），也因此它的存储容量要比软盘大得多。硬盘的外形见图1-5。图1-5硬盘光盘驱动器CD-ROM（CompactDisk-ReadOnlyMemoryDriver）和光盘一起构成微机的外存，光盘是依据光学原理来永久保存微机的大量软件资料。作为活动盘，它的可靠性和存储容量都高于软盘。目前微机基本配置的光驱和光盘是只读（RO）的，这一点不如软盘和硬盘方便。PC机也可以配备可读写（RW）的光驱，但目前价格尚高。光驱的外形见图1-6。图1-6光盘和光盘驱动器系统功能扩展卡也称为适配器（Adaptor），它们是一些专用的电路板，用来增强和扩充微机系统的功能，使之性能更卓越、用途更广泛。比如3D图形加速卡、声效卡、调制解调器和网卡等，它们的安装可以分别使微机具有高质量三维图形显示、音响和连网等功能。图1-7所示是一个3D图形卡。图1-73D图形卡图1-8声效卡显卡显示卡(又称显示适配器)，作用是控制显示器的显示方式。在显示器里也有控制电路，但起主要作用的是显示卡。按总线类型分，显示卡有ISA、VESA、PCI、AGP四种。PCI显示卡已非常普遍，广泛应用于486和586电脑；比较高档一些的是AGP显示卡，PentiumII类以后的电脑多数都使用AGP的显示卡。现在又新加了PCI显卡内存条内存条也是电脑的核心部件之一，它是一种安装在主板上(如图2-3)的ＲＡＭ，用来存放那些原始数据和处理结果，但当关机时，信息会丢失。所以保持在这里的信息要在掉电前要存放到外部存储器中（如硬盘、软件等）网卡网卡是网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）的简称，也叫网络适配器，它是物理上连接计算机与网络的硬件设备，是局域网最基本的组成部分之一。网卡插在电脑的主板扩展槽中，通过网线（如双绞线、同轴电缆）与网络共享资源、交换数据，可以说是必备的。它主要完成两大功能，一是读入由网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成计算机可以识别的数据，并将数据传输到所需设备中，另一个功能是将PC设备发送的数据，打包后输送至其它网络设备中。键盘是微机最基本和最重要的输入设备，即使今天大量的图形界面操作用鼠标器更为方便，但至少文本的输入还离不开键盘。微机标准键盘有101个按键，Windows9x专用键盘又新增加了3个窗口专用键。图1-8所示是一个键盘。图1-8微机键盘显示器也称为监视器，它是微机最基本和最重要的输出设备，微机运行的情况和用户操作的结果等都通过显示器进行人机交互。显示器能显示十分精美的画面，它的图像质量远高于电视机。图1-9所示是一个显示器。图1-9纯平显示器（CRT）图1-9液晶显示器（LED）鼠标器也是微机的最基本和最重要的输入设备。目前PC机的大多数软件都采用图形界面，使用鼠标器直接点击操作比使用键盘命令操作简单直观得多。图1-10所示是一个鼠标器。图1-10鼠标器微机电源也可以称为PC电源部件，它不同于其它电器如电视机、音响和录音机等的电源，大多数电器的电源都只是整个电路板的一部分电路，而微机电源是一个独立部件。PC电源的电路板安装在标准的外壳中，它与系统其它部分的连接插头也是标准的，拆装更换十分方便。PC电源的作用是把输入的220伏交流电转换为微机系统所需的几种高质量直流电压，以保证主机箱内所有部件的供电。PC电源部件的外形见图1-11。图1-11电源部件1.1.2.2微机的软件系统任何一台计算机都是由硬件系统和软件系统组成的。没有安装软件的计算机只是一台“裸机”，即使打开它的开关，它也无法工作。微机的软件系统可以大致分为系统软件和应用软件两大类，这是按软件的主要功能划分的。实际使用的软件不必硬性划分，比如我们熟悉的PC机操作系统Windows98，它是系统软件，但它也包含着大量的应用程序，如画板、写字板和浏览器等。按照上面对计算机系统构成的描述，我们常常以图1-12来简明形象地表示。图1-12计算机系统构成系统软件是指那些保障计算机系统正常运行的系统基础环境软件，还有那些用来开发新的应用程序的系统基本工具软件，如微机的基本输入输出系统（BIOS）和操作系统（DOS、Unix、Linux和Windows等），又如用来进行程序设计的各种高级语言（Basic、Fortran和C等）。系统软件的设计、开发和维护是计算机专业人员的事。应用软件是指那些建立在系统软件之上的专门用于解决某类应用的软件，也叫实用程序。随着微机应用领域的日益扩展，应用软件也越来越多，例如用于办公业务的Office，用于绘图的Photoshop和AutoCAD等。1.2计算机系统维护与维修1.2.1计算机系统维护与维修的含义计算机系统维护与维修不但针对硬件组成设备、部件、电路板、元器件，还针对系统和主要应用软件。维护通常是指对硬件进行保养和对软件进行参数的优化设置，以保证系统正常高效地运行。而维修通常是指当软硬件损坏无法工作，要进行修复、更换和重新安装等处理。本书所谓的“计算机系统维护与维修”，主要涉及如下几个含义：1．定位在学习计算机维护与维修的最基本的知识和技能。2．“计算机”是指微型计算机中的主流，即PC兼容的台式微机。3．“系统”是指单台使用的个人微机。4．“维护”是指组成PC机的基本硬件的日常保养和DOS、Windows操作系统的运行维护。5．“维修”是指对PC机硬件和软件损伤造成的常见故障进行排除，恢复系统正常运行。6．硬件要求根据故障现象，判断故障原因，定位到一个可拆卸的部件，然后以新换旧，排除故障。7．为此，必须掌握各种硬件部件的原理、功能、性能、种类和指标等，此外还要了解它们的系统兼容性和性能价格比。8．软件要求保证单机操作系统（DOS和Windows）的正常启动和运行。要求根据系统引导故障的现象，判断不能正常启动的原因，排除故障，恢复系统的正常启动和运行。9．由于各应用软件的故障有时也会影响到系统的运行甚至启动，所以也应有所了解。10．由于外部设备的使用不当和故障也会影响PC机主系统运行，所以也应有所了解。总结和回顾1、计算机系统功能与构成2、计算机硬件3、计算机的组成4、计算机系统工作环境5、计算机维护的含义1.2.2微机系统维护与维修的特点1．硬件和软件的系统维护与维修：由于微机系统是由硬件系统和软件系统两大部分构成的，因此微机系统的维护与维修也可以大致分为硬件和软件两大类。早先的微机系统的硬件和软件都比较简单，而硬件的故障率又很高，所以微机维修主要偏重于硬件维修，并且是做到元器件一级。随着计算机技术和产品的飞速发展，目前的微机系统的硬件集成度和可靠性都大大增强，故障率大大下降，或者说是硬件极少损坏。反之，由于操作系统的大型化和复杂化，加之一个微机中安装的应用软件成千上万，因此软件的故障率大为增加。目前一说到“计算机坏了”，究其原因十有八九是软件故障所致。2．每个微机的使用者都应学习微机系统的维护与维修：早先大的计算机用户的维修大都是由经过专门培训的计算机硬件技术人员承担，而小的计算机用户的机器大都是送到专门的计算机维修部门。因此计算机维护和维修是计算机应用的一个重要的技术分工。目前，大的计算机用户和大型计算机系统仍然需要有专门知识和经验的维护和维修技术人员。对于小单位的微机使用者和一般用户，也非常需要并且完全可能自己学习和掌握微机系统的简单维护和维修，以便保证工作的顺利进行。3．硬件的板级维修和元件级维修：也是由于上