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计算机硬件基础知识汇总

发布时间:2015-03-09 09:47

    计算机已经成为现代人工作、学习和生活中一件必不可少的工具,工欲善其事,必先利其器,选择一台使用的计算机,是高效工作和学习的保证。然而对于许多对电脑了解比较少的人来说,选择计算机的时候,会遇到很多问题。我先在这里介绍计算机的硬件组成,每个硬件的功能、性能参数以及常见的品牌和型号。

    当我们决定购买计算机硬件的时候,会接触到各种技术名词和参数。伴随着这些参数的不同,计算机的价格差距也很大。面对这些技术名词和参数,很多人往往会不知所措。了解计算机的硬件组成和硬件厂商,是购买计算机的第一步。
 


影响计算机发展的硬件厂商

Intel

    Tntel(英特尔)公司与1968年在硅谷创立,为计算机工业提供关键元件,包括CPU、芯片组、板卡、系统及软件等,在芯片创新、技术开发、产品与平台等领域奠定了全球领先的地位。

AMD

    AMD(advanced micro device,超微半导体)公司成立于1969年,总部位于加州桑尼维尔,为计算机、通信及消费电子市场提供各种集成电路产品,包括CPU、芯片组及其他半导体技术。2006年,AMD收购了著名的芯片生产商ATI(array technology industry,冶天)。

NVIDIA

    NVIDIA(英伟达)公司于1993年创立,总部位于美国加州圣克拉拉市。1999年NVIDIA提出了GPU(graphic processing unit,图形处理器)的概念,从此,NVIDIA不断为视觉计算树立全新标准。

Seagate

    Seagate(希捷)公司是全球最大的磁盘和读写磁头制造商,总部位于美国加州斯科茨菇市,他拥有从家庭计算到企业数据中心的40多类产品,为每个需要数字存储的行业提供解决方案。

Western Digital

    Western Digital(西部数据)公司于1970年成立,并于1988年开始设计和生产硬盘。2011年3月7日,西部数据宣布以43亿美元收购日立全球存储公司。


计算机硬件组成

    计算机采用模块化的设计,从而可以将不同的厂商按照标准生产的各部分模块组装在一起,形成一套完整的计算机系统。组成计算机的模块主要有CPU、内存、硬盘、光驱、显卡、主板、电源或电池(用于笔记本计算机)、显示器、键盘和鼠标等。
 

CPU

CPU是central processing unit 的缩写,即中央处理器,负责主要的运算和控制,是整个计算机的核心,被称作“电脑之脑”,是决定一台计算机的重要部件。

常见的CPU参数有核心数量、主频和集成缓存容量。

(1)核心数量 www.luyouqiwang.com/tujie

     核心数量又称为内核,是CPU最重要的组成部分,CPU所有的计算、接受与存储命令、处理数据都由核心执行。
 

(2)主频
 

     主频即CPU内数字脉冲信号震荡的频率,单位是赫兹(Hz),主要用来表示CPU的运算速度,目前的CPU主频都在十亿赫兹(1 000 000 000 )以上,因此单位通常是GHz。
 

(3)集成缓存容量

     高速的CPU从相对低速的内存中读取数据,会使CPU花费时间等待数据到来,降低CPU的工作效率。缓存(cache)是位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小,但交换速度比内存快。当CPU要读取数据时,首先从缓存中查找,找到就立即读取并处理;没有找到,就用相对较慢的速度从内存中读取,同时把数据调入缓存,以便下一次可以直接从缓存中读取,从而提高工作效率。

    由于集成度较低,提高缓存容量,会增大缓存的体积,同时会提升制造成本,但随着CPU制造工艺的发展,已经有越来越多的缓存被集成在CPU的封装中。目前的CPU中,存在多级缓存按照CPU读取数据的顺序,分为一级缓存(L1 cache)、二级缓存(L2 cache)、三级缓存(L3 cache)部分低端CPU没有三级缓存。CPU的读取优先次序为一级缓存、二级缓存、三级缓存(如果有三级缓存的话)、系统内存。


 

    CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中。当缓存中没有CPU所需要的数据时(未命中),CPU才访问内存。从理论山讲,在一颗拥有二级缓存的CPU中,读取一级缓存的命中率为80%,也就是说CPU从一级缓存里找到的有用数据占总数据的80%,剩下的20%从二级缓存中读取;由于不能准确预测将要读取的据,读取二级缓存的命中率也在80%左右,那么从二级缓存中读取的数据占总数据的16%;那么还有的数据就不得不从内存中调用,但这已经是一个相当小的比例了。在拥有三级缓存的CPU中,只有约5%的数据需要从内存中调用,进一步提高了CPU的工作效率。


 

常见的CPU型号

    研发和制造CPU的厂商主要有两家:inter和AMD。

    inter公司的CPU有面向台式机和笔记本的奔腾、赛扬、酷睿2、酷睿i系列和第二代酷睿i系列,面向移动互联网设备(MID)的凌动,面向工作站和服务器的至强等多个品牌。
 

    AMD的CPU主要有羿龙ii、羿龙、速龙ii、速龙双核、速龙和闪龙等。
 

内存
 

    内存即内部存储器,通常指RAM(random access memory,随机访问存储器),负责暂时存储CPU运算所需要的数据。CPU运算需要的数据会先从外部存储器复制到内存中使用。当计算机断电后,内存中的数据就会丢失,因此在计算机关机前需要将数据保存到外部存储器中。(笔记本内存比台式机内存短。)

常见的内存参数有容量、内存的频率

(1)容量

     内存的容量是最受关注的及计算机性能参数之一,单位是GB.

(2)内存的频率

     与CPU的主频一样,内存的频率表示内存的速度,一MHz为单位,DDR3内存的频率通常大于1000MHz。

内存新技术

(1)新通道技术

     三通道技术就是集成在CPU内部的内存控制器,同时控制着三个通道,提升CPU与内存之间的通信带宽。使用三通道技术,需要同时使用三条同等规格的内才,安装在指定的DIMM接口(一般可通过颜色识别)。
 

(2)DDR3

     DDR3是DDR SDRAM(double date rate synchronous dynamic RAM,双倍速率同步动态RAM)系列内存的第3代,传输速率是传统SDRAM内存的八倍。其核心工作电压降至1.5V,降低功耗。 

 

硬盘

    硬盘是最常用的外部存储器。其内部是由一个或多个铝制的盘片组成,盘片表面覆盖有磁性介质。它相对于塑料盘片的软磁片,可靠性更高,存储容量更大。

常见的硬盘参数有容量和转速

(1)容量

     硬盘的容量以GB或TB为单位,计算机中存储容量的进制通常为1024,即1GB=1024MB,但硬盘厂商是以1000为进制的,即 1GB=1000MB=1 000 000 KB=1 000 000 000 B
 

    当硬盘安装在计算机中,计算机程序会以1024进制进行计算并显示,即
 

    1 000 000 000 B=976 562.5 KB=953.674 316 406 25 MB=0.931 322 574 615 478 515 625 GB

    所以硬盘在计算机中显示的容量要小于厂商所标称的容量,如320GB的硬盘,显示为296.56GB,而且硬盘的容量越大,这种偏差也就越大。
 

注意啦:1B即1字节,1b即1比特,1B=8b

(2)转速

     转速是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片的旋转速度,单位是rpm,即revolutions per minute(每分钟转速)。目前台式机硬盘转速通常为7200rpm,笔记本硬盘转速有5400rpm和7200rpm。
 

固态硬盘技术

    固态硬盘(solid state disk,SSD)是用固态电子存储芯片阵列而制成的存储设备,并无盘片。由于没有电机和磁头等机械结构,读写速度更快,发热量更低,且没有噪音。由于与传统硬盘技术不同,厂商只需购买存储器,再配合适当的控制芯片,就可以制造固态硬盘,所以产生了很多的硬盘品牌。


 

光驱

    光驱负责对光盘上的数据进行读写。较早的光驱只能从光盘上读写数据,不能写入数据。能够写入数据的光驱也叫做刻录机。刻录数据只能在可刻录的光盘上进行。

常见的光驱参数有传输速率和接口

(1)传输速率

     光驱刚面世的时候传输速率很低,每秒只能传输150KB的数据,即最初光驱的速率为150KBps。后来随着光驱技术的日新月异,其速率越来越快,为了区分不同速率的光驱,于是把最初的150KBps作为基准来衡量得到相应的倍速值。如50X的CD-ROM就是指其传输速率是150KBps的50倍,即其传输速率为50*150KBps=7500KBps。而现在流行的DVD-ROM的速率算法也基本相同,只不过DVD-ROM的单倍速率要比CD-ROM高的多,1倍速的DVD-ROM速率理论上可以达到1358KBps,由此我们可以算出现在流行的16倍速DVD-ROM的速率应该是1358KBps*16=21728KBps。

(2)接口

     目前光驱的接口主要有PATA和SATA两种。用户要根据主板上的借口进行选择。还有USB接口的外置光驱,也可以移动使用。
 


 

显卡

    显卡负责将计算机的运算结果转换为影像,输出给显示器,是主机连接显示器的桥梁。有些计算机没有专门的显卡,依靠集成在CPU或主板中的显示芯片完成相应的工作。
 

显卡常见的参数有GPU和显存。

(1) GPU

    GPU是graphic processing unit 的缩写,即图形处理器。1999年NVIDIA公司在发布GeForce256显示芯片时首先提出GPU的概念,意指显示芯片在整个显卡上的作用就相当于CPU在计算机中的作用。研发制造GPU的厂商主要有NVIDIA和AMD(ATI)两家。

    ① NVIDIA

       NVIDIA(英伟达)公司目前有Tegra(图睿)、ION(翼扬)、GeForce(精视)、quadro和Tesla五个产品品牌,分别针对高清娱乐设备、低功耗计算机(如上网本)、消费级PC、图形工作站和大规模运算。

    GeForce是NVIDIA最著名的产品线,为消费级台式机和笔记本玩游戏或其他数字娱乐提供充沛的功能。分为面向台式机的GeForce500系列、GeForce400系列、GeForce300系列和GeForce9系列以及面向笔记本的GeForce500系列、GeForce400系列、GeForce300系列、GeForce200系列、GeForce100系列和GeForce9系列。

    ② AMD(ATI)

       AMD的GPU主要有Radeon HD 6000系列、Radeon HD 5000系列和Radeon HD 4000系列等。
 

(2)显存

     显存也叫帧缓存,用来存储GPU处理过或即将提取的渲染数据。
 

     ①显存容量

       显存容量是显卡上本地显存的容量数,这是选择显卡的关键参数之一。显存容量的大小决定显存
 

     临时存储数据的能力,在一定程度上也会影响显卡的性能。

     ②显存位宽
 

        显存位宽是显存在一个时钟周期内所能做传送数据的位次,位数越大,则瞬间所能传输的数据
 

    量越大。
 

     ③显存频率
 

        显存频率是指默认情况系,显存在显卡上工作的频率,以MHz为单位。显存频率一定程度上反应
 

    着显存的速度。


 

主板

主板负责将主机内的各种硬件设备连接在一起,并控制各硬件设备之间的数据通信。
 

(1)主板上的接口

     计算机的各部分硬件都需要通过主板连接在一起,因此主板能够提供的接口类型和数量决定该计算机的性能、扩展和升级能力。下图为主板背板提供的I/O接口和主板内建I/O接口。
 

    ①RJ45

      RJ45接口是一个8芯插座,可以插入8芯水晶接头(塑料制),用于连接以太局域网(LAN),通常有10/100Mbps、10/100/1000Mbps两种不同传输速率的接口,最大传输速率分别为100Mbps和1000Mbps.
 

 

    ②USB
 

      USB(universal serial bus,通用串行总线),是目前使用最广泛的接口之一,可以连接的设备有键盘、鼠标、打印机、数码相机、手机、移动硬盘等。目前的最高版本是USB3.0,最大理论传输速率为5Gbps,而USB2.0的最大传输速率为480Mbps.
 

    ③PATA
 

      Parallel ATA(并行ATA)是具有最辉煌历史的数据接口。其传输速率平均为133Mbps,习惯上称为IDE接口。采用PATA接口的设备通常有硬盘和光驱。
 

 


 

    ④ SATA
 

        SATA(serial advanced technology attachment,串行高级技术附件)接口正在逐步取代PATA,通常有SATA 3Gbps(SATA Revision 2.6)和SATA 6Gbps(SATA Revision3.0 specification)两种速率。
 

    ⑤PCI
 

       PCI是一种连接主板和外部设备的总线标准,传输速率通常为133Mbps.用于安装扩展卡、扩展计算机功能或增加新的接口,如安装视频采集卡用于录制传统音像设备的信号源,或安装IEEE1394卡为不具备IEEE1394接口的计算机增加该类型的接口。
 

    ⑥PCI-E
 

       PCI-E是PCI的升级,根据总线位宽,分别为PCI Express*1(500Mbps)、

PCI Express*2(1Gbps)、PCI Express*4(2Gbps)、PCI Express*8(4Gbps)、PCI Express*16(8Gbps)、PCI Express*32(16Gbps)等不同的通道规格,最常见的是PCI Express*1、PCI Express*16。新的PCI-Express2.0传输速率提高了一倍,PCI-Express2.0*16可达到16Gbps.目前显卡最普遍使用PCI-Express接口。

    ⑦CPU接口
 

      CPU接口用于安装CPU,常见的有inter设计的LGA1366、LGA1156、LGA1155、LGA775,和AMD设计的socketAM3、socketAM2、socketAM2+等。

      LGA1366有1366个金属触点,用于安装LGA1366封装的CPU,如酷睿i7至尊版。LGA1156和LGA1155,与LGA1366的外观一致,金属触点数分别是1156个和1155个。
 

      与inter的设计不同,socket AM2和socket AM2+的针孔数相同,都是940个。

      inter早期的设计也是针孔的形式,如LGA478.
 

    ⑧ DIMM
 

        DIMM用于安装内存,主板上有多个内存插槽,可以安装多条内存,以扩展内存容量。
 


 

(2)芯片组

    构成主板电路的核心是芯片组。芯片组几乎决定着主板的全部功能,包括支持CPU和内存的类型、最大内存容量、扩展接口等。设计生产主板芯片的厂商主要有inter、AMD、NVIDIA。
 

    ①inter芯片组
 

        inter的芯片组只用于inter平台,有X58、X48、X38、Q67、B65、H61、P67、H67、H55、H57等。
 

    ②AMD芯片组
 

        AMD芯片组主要用于AMD平台,有8系列、7系列独立芯片组、7系列集成芯片组、690、580X crossFire和480X crossFire等,也有用于inter平台的ATI Radeon Xpress 1100芯片组。
 

    ③NVIDIA芯片组
 

        NVIDIA芯片组分为面向inter平台的nForce 790i Ultra SLI、nForce 790i SLI、nForce 780i SLI、nForce 750i SLI、nForce 740i SLI、nForce 730i和面向AMD的nForce 980a SLI、nForce 780a SLI、nForce 750a SLI、nForce 740a SLI和nForce 730a 等。

    由于主板的功能是由其芯片组决定的,选择主板时,应注意主板所采用的芯片组,以及该芯片组对CPU、内存及PCI Express、SATA和USB等总线的支持情况,包括支持的版本和数量。例如inter X58 芯片组支持inter酷睿i7-965至尊版以及酷睿i7-940和i7-920 CPU、支持PCI Express 2.0,支持六个SATA接口等。

 

电源和电池
 

电源负责为主机内的各硬件设备供电。笔记本计算机还需要电池,为移动办公提供动力。

(1)台式机电源

    ①功率

      功率是衡量电源负载能力的重要标准。如果设备增多,功率消耗自然就大,只有当电源能满足所需功率时,计算机才能运行。

    ②认证

      高品质的电源可以保证计算机稳定运行,保障使用者人身安全,节省能耗。选择电源时要注意是否获得过相关认证,如3C(China Compulsory Certification,中国强制性产品认证)和80PLUS(由美国能源署为鼓励节能而提出)等。由于认证的申请周期较长,要求比较严格,并且需要不少的费用,所以认证的电源产品一般都比非认证产品贵。  


 


 

(2)笔记本电脑的电池

    ① 电池组芯数

        笔记本电脑的电池实际上是一个电池组,通常由3-12个独立的锂电池组成。这些锂电池通过串联及并联的方式组合在一起,形成大容量高电压的电池组。锂电池芯多,电池组的容量就大。
 

    ②mAh

        mAh(毫安时)是指在一个小时内完全放电所产生的电流,例如4000mAh是指在一个小时内完全放电将产生4000毫安的电流,mAh是电池的容量单位。笔记本的续航时间更多的决定于其他硬件设备在不同的工作状态下所消耗的电能。

 



 

显示器

(1)屏幕尺寸

   显示器的屏幕尺寸是指液晶屏的对角尺寸,以英寸(1英寸=2.54cm)为单位,与用户所关注的显示面积是不成正比例变化的,也就是所大尺寸显示器的显示面积未必大。

(2)画面比例

    传统显示器画面的宽高比是4:3,然而现在的电影一般都是宽荧屏的,符合人双眼的视视眼范围,所以硬件厂商设计出的16:9或其他比例的电视和显示产品,即“宽屏”。“宽屏” 显示器更符合人体工程学,能带来更好的视觉感受。但需要注意的是,目前仍然存在传统比例的视频信号(如电视信号),在“宽屏”显示器(或电视机)上显示会造成横向拉伸,显示的人物会比较“胖”。
 

(3)接口

    15针的D-Sub(通常被称为VGA)接口是最为通用的显示器接口。新的接口标准能提供更高的图像传输质量,如DVI(Digital Visual Interface,数字视频接口)和HDM(Hight Defintion Multimedia Interface,高清多媒体接口)。这些接口要与显卡对应才有意义。

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