认识计算机部件-通用信息基础简介

任务描述

现如今，计算机已经是人们工作生活中不可缺少的工具了，它虽然集成度很高，但还是会经常出现各种故障而导致不能工作，影响工作、学习。如果能够认识计算机的各个部件以及了解其简单原理，就可以具备一定的计算机技能来改善这种情况。所以在配置一台适合自己的主流微型台式计算机前，了解常见计算机的各个部件及其功能是首要的任务。

任务目标

●认识微型计算机主要硬件及其外部设备；

●了解微型计算机各部件的功能；

●掌握微型计算机各部件技术指标及市场主流产品。

任务实现

通过了解计算机的硬件结构和性能比较，列出一台计算机的配置清单，如表2-1所示。

表2-1　微型计算机配置清单

一、认识CPU

（一）CPU概述

CPU（central processing unit）是计算机的核心，一般形象地将其比喻为计算机的大脑，计算机所有的信息都要经过它来处理，CPU的性能高低直接影响着计算机的性能，CPU负责微机系统中数值运算、逻辑判断、控制分析等核心工作。其外观如图2-1所示。

在主板上我们往往不能直接看到CPU，因为CPU的发热量很大，为了使CPU能稳定地运行，通常会为CPU配置带散热风扇的散热片。因此，在安装好CPU的主板上只会看到风扇，取下风扇后，才可以看到CPU的真面目。

图2-1　CPU的外观

（a）正面　（b）反面

（二）CPU的性能指标

CPU的性能大致上能反映出它所配置微机的性能，因此CPU的性能指标十分重要。下面简单介绍一些CPU常用的技术指标，使大家能对CPU有进一步的了解。

1.主频、外频和倍频

主频也称为时钟频率，是CPU的核心工作频率。主频越高，CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。CPU主频与CPU的外频和倍频的关系是：主频＝外频×倍频。

外频是CPU的基准频率，即主板上时钟发生器产生的频率，单位是MHz。外频是CPU与主板之间同步运行的速度。

倍频就是CPU的核心工作频率与外频之间的倍数，在相同的外频下，倍频越高，CPU的工作频率也就越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。单纯地一味追求高倍频而使得到高主频的CPU出现明显的“瓶颈”效应，这无疑是一种浪费。

2.字长

字长是CPU一次能够直接处理的二进制数据的位数。字长值越大，CPU的工作速度越快。

3.前端总线

前端总线FSB（front side bus）是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道，而前端总线频率就是该通道“运输数据的速度”，频率的高低直接影响CPU访问内存的速度。

4.缓存

CPU缓存（cache memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小得多，但是交换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。

按照数据读取顺序和与CPU结合的紧密程度，CPU缓存可以分为一级缓存（L1）和二级缓存（L2），部分高端CPU还具有三级缓存（L3），每一级缓存中所储存的全部数据都是下一级缓存的一部分，这三种缓存的技术难度和制造成本是相对递减的，所以其容量是相对递增的。当CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有找到就从三级缓存或内存中查找。L1、L2、L3集成在CPU中。

任务中选用的Intel Core i7 9700K性能如下：

●插槽类型：LGA 1151

●CPU主频：3.6 GHz

●制作工艺：14 nm

●三级缓存：12 MB

●核心数量：八核心，八线程

●内存控制器：双通道DDR4 2666

八核指的是基于单个半导体的一个处理器上拥有八个一样功能的处理器核心。换而言之，将八个物理处理器核心整合入一个核中。一般来说，核越多数据处理越快，例如，四核与双核的区别在于对多任务处理上，四核心的CPU开四个程序要比双核心CPU开四个程序要快，再就是多核心在进行大数据量运算时优势更大。

（三）CPU常见品牌

CPU的常见品牌有Intel、AMD等。

二、认识内存

（一）内存概述

在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器。

图2-2　金士顿FURY 16 GB DDR4内存条　

内存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中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存（memory）也被称为内存储器，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。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的稳定运行也决定了计算机的稳定运行。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的，如图2-2所示。

内存又称主存，是CPU能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成。内存的特点是存取速率快。内存是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。就好比在一个书房里，存放书籍的书架和书柜相当于计算机的外存，而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响计算机的运行速度。

（二）内存的性能指标

1.内存容量

内存容量以MB作为单位，可以简写为M。内存的容量一般都是2的整次方倍，比如64 MB、128 MB、256 MB等，一般而言，内存容量越大越有利于系统的运行。进入21世纪初期，台式机中主流采用的内存容量为8 GB或16 GB，512 MB、1 GB的内存已较少采用。系统对内存的识别是以Byte（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成，即8 bit（比特，也称“位”）。按照计算机的二进制方式，

1 Byte＝8 bit，1 KB＝1 024 Byte，1 MB＝1 024 KB，1 GB＝1 024 MB，1 TB＝1 024 GB。

2.内存主频

内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以兆赫（MHz）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率下正常工作。目前较为主流的内存频率是1 600 MHz的DDR3内存条及凭借新的电路架构最高可达3 200 MHz的DDR4内存条。

（三）内存常见品牌

内存条的常见品牌有金士顿、威刚、海盗船、影驰、宇瞻、三星等。

三、认识硬盘

（一）硬盘概述

硬盘是集精密机械、微电子电路、电磁转换为一体的电脑存储设备，它存储着电脑系统资源和重要的信息及数据，这使得硬盘在PC机中成为最为重要的一个硬件设备之一。

硬盘有固态硬盘（SSD）、机械硬盘（HDD）、混合硬盘（HHD一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）；SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

1.机械硬盘

机械硬盘存储器是一种涂有磁性物质的金属圆盘，通常由若干片硬盘片组成盘片组。硬盘通常与磁盘驱动器封装在一起，不能移动，由于一个硬盘往往有几个读写磁头，因此，在使用的过程应注意防止剧烈震动。在第一次使用硬盘时，也必须进行分区和格式化。我们在装机时采用了西部数据1 TB 7 200转64 MB SATA3黑盘的机械硬盘，如图2-3所示。

图2-3　西部数据1 TB 7 200转64 MB SATA3黑盘硬盘及内部构造

2.固态硬盘

固态硬盘是如今新兴的硬盘，简称固盘，具有很多传统机械硬盘不可取代的优点，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，其芯片的工作温度范围很宽，商规产品（0～70℃）工规产品（-40～85℃）。虽然成本较高，但也正在逐渐被普及到DIY市场。

固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。

采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。

考虑到价格因素，我们为了提高计算机的整体性能，采用了固态硬盘搭载机械硬盘的装机方式，图2-4为装机中采用的Intel 760P M.2 2280（256 GB）固态硬盘。

（二）硬盘的性能指标

机械硬盘的主要性能参数有容量、转速、缓存。

作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。

图2-4　Intel 760P M.2 2280（256 GB）固态硬盘

硬盘的容量以兆字节（MB／MiB）、千兆字节（GB／GiB）或百万兆字节（TB／TiB）为单位，而常见的换算式为：1 TB＝1 024 GB，1 GB＝1 024 MB而1 MB＝1 024 KB。硬盘厂商通常使用1 G＝1 000 MB换算，而Windows系统，依旧以“GB”字样来表示“GiB”单位（1 024换算的），因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。容量是表示硬盘能够存储多少数据，通常以GB为单位。目前主流的硬盘容量为500 GB、1 TB（1 TB＝1 024 GB）和2 TB。

转速是指硬盘主轴电机的转动速度。转速越高，存取数据的速度越快，目前主流硬盘的转都为7 200 r／s。

高速缓存是焊接在硬盘控制器电路板上的一块DRAM内存，缓存越大，计算机整体速度越快，主流硬盘有16 MB、64 MB缓存。

固态硬盘的主要性能包括有容量以及缓存。

（三）硬盘常见品牌

目前市场上主流的硬盘品牌有希捷、西部数据、日立、东芝等。

四、认识显卡

（一）显卡概述

显卡全称显示接口卡，又称显示适配器或显示器配置卡，是计算机最基本的配置之一。显卡负责将CPU送来的影像数据处理成显示器可以理解的格式，再送到屏幕上形成图像。显卡是连接显示器和个人计算机主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。

1.显卡的分类

显卡主要分为核芯显卡、集成显卡、独立显卡三种。

核芯显卡就是指集成在CPU内部的显卡，如i3、i5、i7中集成的显卡。配主板时只要主板支持CPU核芯显卡就可以直接把视频接口连在主板上，而实际上主板上并没有集成显卡。与上一代产品的区别就在于把显卡从主板上转移到CPU上。

集成显卡，顾名思义，就和在主板上集成声卡、网卡一样，又称为板载显卡。英特尔（Intel）公司生产过的G31与G41芯片组就是这样，CPU就单纯是CPU，但是主板上带一个小的显卡，不过显卡性能都非常差，普及率很低。集成显卡适用于不玩游戏的办公用户或是对游戏性能要求不高的用户，这样整机购置预算可下降。

独立显卡就是有独立的显示芯片，各种性能也较集成显卡要好得多。我们在装机的过程中选用的就是独立显卡七彩虹（Colorful）iGame1060烈焰战神S-6GD5，如图2-5所示。

图2-5　七彩虹（Colorful）iGame1060烈焰战神S-6GD5独立显卡

2.显卡的组成

显卡的主要组成部分有显示芯片（GPU）、显存等。

GPU（graphic processing unit）即图形处理器。NVIDIA公司在发布GeForce 256图形处理芯片时最先提出的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。

显存与内存的功能一样，只是它们负责的区域不同，显存用来暂存GPU处理的数据，而内存用来暂存CPU处理的数据。显卡达到的分辨率越高，在屏幕上显示的像素点也就越多，对显存的容量要求也越大。

3.显卡的接口

显卡的接口一般都在机箱背面，分为下面三类：

（1）VGA接口，模拟输出接口，如图2-6所示。

（2）DVI接口，数字视频接口，是未来一段时间内显卡的标准输出接口，可使显卡中的数字信号直接传输到液晶显示器中，从而显示出来的图像更加真实自然，如图2-7所示。

图2-6　VGA接口

（3）HDMI接口，高清晰度多媒体接口，是目前最新的显卡接口，它可提供高达5 Gbit／s的数据传输带宽，可以保证最高质量的影音信号，如图2-8所示。

图2-7　DVI接口

图2-8　HDMI接口

（二）显卡的性能指标

对于同样核心的显卡来说，显存工作频率越高性能越好，而显存的速度（ns）数值越小的显存能跑更高的频率，所以显存的速度被认为是显卡常见品牌的关键性能之一。显卡和主板上都有“内存”，主板上被称为内存条，而显卡上的被称为显存。目前为止，显存与系统内存用的都是完全相同的技术。不过高端显卡需要比系统内存更快的存储器，所以越来越多显卡厂商转向使用第四代DDR4和第五代DDR5技术。

显存全称显示内存，和我们计算机里的内存功能基本相同。其主要功能是用于负责存储显示芯片所处理的各种数据，其容量越大贴图精度也会越高，因而从某种意义上来讲显存增大计算机性能也会得到显著提升。但对于普通用户而言一味地追求大容量显存只会增加开支，所以在选择的时候应该结合计算机用途。

（三）显卡常见品牌

显卡的常见品牌有七彩虹、影驰、蓝宝石、技嘉、华硕、微星等。

五、认识主板

（一）主板概述

主板又称系统板或母板，是计算机系统中最基本也是最重要的部件之一。主板的类型和档次决定着整个计算机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个计算机系统的性能。

主板上分布着众多的电容、电阻和电感等元件，BIOS（basic input output system，基本输入输出系统）和主板芯片组等芯片，键盘、鼠标和USB等接口，CPU插座、内存和PCI等插槽以及其他各种外部接口等，后面装机讲解中选用的主板是华硕PRIME Z370-P，如图2-9所示。性能如表2-2所示。

图2-9　华硕PRIME Z370-P主板

表2-2　华硕PRIME Z370-P主板性能

续　表

1.主板接口

主板上的接口主要有三种，分别为IDE接口、SATA接口和外部接口，分别如图2-10～图2-12所示，其外形和功能介绍如下。

图2-10　IDE接口

图2-11　SATA接口

IDE（integrated drive electronics）接口即电子集成驱动器，也称为ATA接口。一块主板上一般有两个IDE接口。IDE接口一般用来连接硬盘、光驱、刻录机等存储设备。现在很多主流主板逐渐取消了IDE接口，转而使用SATA接口。我们任务中用到的就是没有IDE接口的华硕PRIME Z370-P主板。

图2-12　主板外部接口

SATA接口即Serial ATA接口，又称为串行接口。SATA以连续串行的方式传送数据，与传统的并行ATA硬盘相比具有非常明显的优势：首先是SATA的传输速度快，除此之外，SATA硬盘还具有安装方便、容易散热、支持热插拔等诸多优点，这些都是并行ATA硬盘无法与之相比的。正因如此，SATA硬盘已成为目前硬盘的主流接口。SATAII传输率为300 MB／s，SATAIII传输率大约为600 MB／s。

主板上的外部接口有用于连接鼠标和键盘的PS／2接口、用于连接各种USB设备的USB接口，另外还有主板集成的声卡、网卡、显卡接口。

2.主板插座

主板上的插座主要有CPU插座和电源插座两种，其中CPU插座分为AMD和Intel两种类型，分别如图2-13和图2-14所示，其外观和功能介绍如下。

图2-13　AMD CPU插座

图2-14　Intel CPU插座

图2-15　主板24针电源插座　

CPU插座就是用于安装CPU的插座，是按照CPU的接口类型制作的。根据主板支持的CPU接口的差异，CPU的插座也各不相同，主要表现在CPU针脚数目不同。

电源插座是电源向主板供电的接口，通常是24针插口，如图2-15所示。

3.主板插槽

（1）PCI-E插槽。PCI-Express简称PCIE接口，如图2-16所示。PCI-E接口是Intel公司为了提高显卡总线速率发明，用于替换原来的AGP3.0规范接口。PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8及X16，其中PCI-EX16是专为显卡所设计的部分，PCI-EX1可插独立声卡、电视卡、采集卡等。

图2-16　PCI-E插槽

图2-17　内存插槽

（2）内存插槽。内存插槽是主板上用来放置内存的地方，主要有DDR3、DDR4，如图2-17所示。不同内存插槽的引脚、电压和性能都不尽相同。

4.主板芯片组

CPU通过主板芯片组控制和管理主板上各个部件的运行，可以说，主板芯片组就是整块主板的灵魂所在。传统的主板芯片组是由北桥芯片和南桥芯片组成，北桥芯片提供对CPU类型和主频、内存的类型和最大容量、显卡插槽规格，PCI和AGP插槽等的支持。南桥芯片负责I／O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。如图2-18所示。

图2-18　主板芯片组

不过现如今的大部分主板都将北桥芯片集成到CPU内了，并用PCH代替南桥芯片的大部分功能，所以现在主流的主板一般都只有一个芯片组。

（二）主板的性能指标

作为连接不同硬件的核心，主板的作用也是非常重要的，主板不仅提供整机的兼容性，还为硬件性能的发挥提供重要的支持，我们在选用主板的时候也不能随便买一款，更不能直接买最便宜的，而是需要利用一些技巧来选择适合自己的主板。

首先要确定的是主板的芯片组。我们都知道一款CPU设计一种针脚，那么CPU对应的芯片组就是固定的几种，而芯片组则决定了主板的定位，也几乎决定了主板的全部功能。一般来说，入门级的主板最便宜，功能和扩展性也最为有限，而具备了M.2 SSD和SATA 3.0的入门主板很可能就无法兼顾USB 3.1了，所以硬件较多或要求高的用户还是需要选择高端的芯片组，来保障不同硬件的性能发挥。

需要注意的是，不同芯片组的主板并不会影响CPU的性能，也就是说，同一个CPU在不同主板上的性能表现是一样的，不会有明显的差距。当然，像有些芯片组是有超频功能的，可以为不锁倍频的CPU超频，性能也会有相应的提升。

另外，主板上的声卡芯片，网卡芯片和电源管理芯片等从另一个方面反映主板的做工和用料，其多声道及高速联网功能也是关系到使用计算机的体验部分。

确定了主板的芯片组，接下来看的就是主板的兼容性和扩展性。前面说的不同芯片组有不同的扩展功能，主要就体现在这里，如果确定了硬件，就要考虑主板对硬件的兼容支持。一般来说，不同芯片组的主板能够提供的功能是有限的，由于芯片组PCI-E总线的限制，入门级的主板无法兼顾到很多功能，因此兼容性会受到影响。

（三）主板常见品牌

目前生产主板的厂商主要有华硕、技嘉、微星、七彩虹等。

六、认识机箱及电源

（一）机箱及电源概述

机箱一般包括外壳、支架、面板上的各种开关、指示灯等，任务中选用的酷冷至尊开拓者U3普及版机箱如图2-19所示。机箱作为电脑配件中的一部分，用来放置和固定各电脑配件，起到一个承托和保护作用。此外，电脑机箱具有屏蔽电磁辐射的重要作用。虽然在DIY中不是很重要的配置，但是使用质量不良的机箱容易让主板和机箱短路，使电脑系统变得很不稳定。

机箱中的电源是把220伏（V）交流电转换成直流电，并专门为电脑配件如CPU、主板、硬盘、内存条、显卡、光盘驱动器等供电的设备，是电脑各部件供电的枢纽，是电脑的重要组成部分。目前电脑电源大都是开关型电源，航嘉Jumper450B如图2-20所示。

图2-19　酷冷至尊开拓者U3普及版机箱整体外观

图2-20　航嘉Jumper450B电源外观

1.机箱及电源的性能指标

机箱一般包括外壳、支架、面板上的各种开关、指示灯等。外壳用钢板和塑料结合制成，硬度高，主要起保护机箱内部元件的作用。支架主要用于固定主板、电源和各种驱动器。

机箱有很多种类型。现在市场比较普遍的是AT、ATX、Micro ATX以及最新的BTX-AT。主要应用到只能支持安装AT主板的早期机器中。ATX机箱是目前最常见的机箱，支持现在绝大部分类型的主板。Micro ATX机箱是在AT机箱的基础之上建立的，为了进一步地节省桌面空间，因而比ATX机箱体积要小一些。各个类型的机箱只能安装其支持的类型的主板，一般是不能混用的，而且电源也有所差别。

PC系统里的每个部件的电能都有同一个来源——电源。电源必须为所有的设备不间断地提供稳定的、连续的电流。如果电源过量或不足，所连接的设备就有可能不能正常运作。比如，内存不能刷新，造成数据丢失（导致软件错误）；而CPU可能死锁，或随机地重启动；硬盘可能不转，或更奇怪——硬盘虽转动但不能正常处理控制信号。既然这么多的设备都与电源息息相关，那把电源看作PC硬件系统里最重要的部件之一就毫不过分。

（1）输出接口。电源的主要输出接口是指电源给主板、显卡、硬盘、光驱、软驱等设备提供了供电接口。首先是主板上的主供电接口，以前主板的主供电接口是20针的，而从ATX 12 V 2.0规范开始，很多主板开始使用24针的主供电接口，显然购买带有24针主供电接口的电源更合适。

（2）电源规范。ATX规范是1995年Intel公司制定的主板及电源结构标准，ATX是英文advanced technology extend的缩写。选购电源的时候应该尽量选择更高规范版本的电源。首先高规范版本的电源完全可以向下兼容。其次高规范版本的电源12 V、5 V、3.3 V等输出的功率分配通常更适合当前计算机配件的功率需求，例如，ATX 12 V 2.0规范即使在总功率相同的情况下，将更多的功率分配给12 V输出，减少了3.3 V和5 V的功率输出，更适合最新的计算机配件的需求。此外高规范版本的电源直接提供了主板、显卡、硬盘等硬件所需的电源接口，无须额外的转接。

（3）额定功率。额定功率是电源厂家按照Intel公司制定的标准标出的功率，可以保证电源工作的平均输出，单位是瓦特，简称瓦（W）。额定功率越大，电源所能负载的设备也就越多。

电源的功率有多种表示方法，除了额定功率和峰值功率之外，还有输出功率的说法。输出功率是指在一定条件下电源长时间稳定输出的功率。电源实际工作时，输出功率并不一定等同于额定功率，按照Intel公司的标准，输出功率会比额定功率大一些，例如，大10%左右。需要说明的是，在多种功率的标称方式中，额定功率是按照Intel公司标准制订的，是电源功率最可靠的标准，选购电源时建议以额定功率作为参考和对比的标准。

（二）机箱及电源常见品牌

机箱的常见品牌为金河田、航嘉、aigo、GAMEMAX等。

台式机开关电源的常见品牌为德利仕、山特、APC、科士达等。

七、认识光驱

（一）光驱概述

装载数据信息的载体被称为光盘，向光盘读取或写入数据的设备叫光盘驱动器，这也是在台式机和笔记本便携式电脑里比较常见的一个部件。任务中选用的光驱是先锋BDR-S09XLB，如图2-21所示。随着多媒体的应用越来越广泛，使得光驱在计算机诸多配件中已经成为标准配置。光驱可分为CD-ROM驱动器、DVD光驱（DVD-ROM）、康宝（COMBO）、蓝光光驱（BD-ROM）和刻录机等。

光盘的特点有容量大、成本低廉、稳定性好、使用寿命长、便于携带。光盘驱动器简称光驱是一个结合光学、机械及电子技术的产品。在光学和电子结合方面，激光光源来自一个激光二极管，它可以产生波长约0.54微米～0.68微米的光束，经过处理后光束更集中且能精确控制，光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，经过光检测器捕捉信号。光盘上有两种状态，即凹点和空白，它们的反射信号相反，很容易经过光检测器识别。

图2-21　先锋BDR-S09XLB光驱

1.光驱的性能指标

很多人认为光驱的速度越快，其性能就越高。其实，光驱的速度只是指其驱动电机的转速而言，而要真正衡量其性能高低，还要看下面几个指标：

（1）传输速率。数据传输速率（sustained data transfer rate）是CD-ROM光驱最基本的性能指标，该指标直接决定了光驱的数据传输速度，通常以KB／s来计算。最早出现的CD-ROM的数据传输速率只有150 KB／s，当时有关国际组织将该速率定为单速，而随后出现的光驱速度与单速标准是一个倍率关系，比如2倍速的光驱，其数据传输速率为300 KB／s，4倍速为600 KB／s，8倍速为1200 KB／s，12倍速时传输速率已达到1 800 KB／s，依此类推。

（2）CPU占用时间。CPU占用时间（CPIU loading）指CD-ROM光驱在维持一定的转速和数据传输速率时所占用CPU的时间。该指标是衡量光驱性能的一个重要指标，从某种意义上讲，CPU的占用率可以反映光驱的BIOS编写能力。优秀产品可以尽量减少CPU占用率，这实际上是一个编写BIOS的软件算法问题，当然这只能在质量比较好的盘片上才能反映。如果碰上一些磨损非常严重的光盘，CPU占用率自然就会直线上升，如果用户想节约时问，就必须选购那些读“磨损严重光盘”的能力较强、CPU占用率较低的光驱。从测试数据可以看出，在读质量较好的盘片时，最好的与最差的成绩相差不会超过两个百分点，但是在读质量不好的盘片时，差距就会增大。

（3）高速缓存。这个指标通常会用Cache表示，也有些厂商用Buffer Memory表示。它的容量大小直接影响光驱的运行速度。其作用就是提供一个数据缓冲，它先将读出的数据暂存起来，然后一次性进行传送，目的是解决光驱速度不匹配问题。

（4）平均访问时间。平均访问时间（average access time）即“平均寻道时间”，作为衡量光驱性能的一个标准，是指从检测光头定位到开始读盘这个过程所需要的时问，单位是ms，该参数与数据传输速率有关。

（5）稳定性。稳定性是指一部光驱在较长的一段时间（至少一年）内能保持稳定的、较好的读盘能力。

（二）光驱常见品牌

光驱的常见品牌有华硕、先锋、LG、三星、联想等。

八、认识显示器

（一）显示器概述

显示器（display）通常也被称为监视器。显示器是属于电脑的I／O设备，即输入输出设备。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。从早期的黑白世界到色彩世界，显示器走过了漫长而艰辛的历程，随着显示器技术的不断发展，显示器的分类也越来越明细。根据制造材料的不同，可分为阴极射线管显示器（CRT）、等离子显示器PDP、液晶显示器LCD等。

1.CRT

CRT是一种使用阴极射线管（cathode ray tube）的显示器，阴极射线管主要有五部分组成：电子枪（electron gun）、偏转线圈（deflection coils）、荫罩（shadow mask）、荧光粉层（phosphor）及玻璃外壳。它是早期应用最广泛的显示器之一，CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点。

2.LCD

LCD显示器即液晶显示器，优点是机身薄，占地小，辐射小。LCD液晶显示器的工作原理，在显示器内部有很多液晶粒子，它们有规律地排列成一定的形状，并且它们的每一面的颜色都不同，分为红色、绿色、蓝色。这三原色能还原成任意的其他颜色，当显示器收到电脑的显示数据的时候会控制每个液晶粒子转动到不同颜色的面，来组合成不同的颜色和图像。也因为这样液晶显示屏的缺点是色彩不够艳、可视角度不高等。

3.LED

LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。

LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。

4.3D

3D显示器一直被公认为显示技术发展的终极梦想，多年来有许多企业和研究机构从事这方面的研究。日本、欧美、韩国等发达国家和地区早于20世纪80年代就纷纷涉足3D显示技术的研发，于20世纪90年代开始陆续获得不同程度的研究成果，现已开发出需佩戴立体眼镜和不需佩戴立体眼镜的两大立体显示技术体系。传统的3D电影在荧幕上有两组图像（来源于在拍摄时的互成角度的两台摄影机），观众必须戴上偏光镜才能消除重影（让一只眼只受一组图像），形成视差（parallax），产生立体感。

5.等离子

PDP（plasma display panel，等离子显示器）是采用了近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新一代显示设备。

成像原理：等离子显示技术的成像原理是在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室，通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光，然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体发出肉眼能看到的可见光，以此成像。

等离子显示器的优越性：厚度薄、分辨率高、占用空间少且可作为家中的壁挂电视使用，代表了未来电脑显示器的发展趋势。

在装机中我们选用的显示器类型是LED，是现在市场上的主流类型，型号是三星U28E590D，如图2-22所示。

（二）显示器的性能指标(www.xing528.com)

图2-22　三星U28E590D显示器

显示器的主要技术指标包括以下几个方面：

1.分辨率

分辨率是指屏幕水平方向和垂直方向所显示的像素点总数。它由屏幕行、列上的像素点数的乘积表示，如1 024×768、1 280×1 024等。其中，1 024×768中的“1 024”指屏幕水平方向的点数，“768”指屏幕垂直方向的点数，分辨率越高，图像越清晰。

2.刷新频率

刷新频率是指屏幕刷新的速度。刷新频率越低，图像闪烁和抖动就越厉害。一般采用75 Hz以上的刷新频率时可基本消除闪烁。因此，75 Hz的刷新频率是显示器稳定工作的最低要求，即每秒钟重画图像75次，才能获得无闪烁感的稳定画面。

（三）显示器常见品牌

CRT显示器现已逐渐被淘汰，LED显示器已成为市场主流，显示器的主要品牌有三星、冠捷、明基、飞利浦、华硕、LG、优派等。

九、认识键盘及鼠标

（一）键盘及鼠标概述

键盘是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置，也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键（如打字机、电脑键盘）。键盘是最常用也是最主要的输入设备之一，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。还有一些带有各种快捷键的键盘，起初这类键盘多用于品牌机，并曾一度被视为品牌机的特色。随着时间的推移，渐渐的市场上也出现独立的具有各种快捷功能的产品单独出售，并带有专用的驱动和设定软件，在兼容机上也能实现个性化的操作。

图2-23　雷蛇2000键鼠套装　

鼠标，计算机的一种输入设备，也是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，因形似老鼠而得名。其标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse”，鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便快捷，来代替键盘那烦琐的指令。

在装机中我们所选择的是雷蛇（Razer）萨诺狼蛛+雷蛇炼狱蝰蛇2000键鼠套装，如图2-23所示。

（二）键盘及鼠标的性能

1.键盘的性能

（1）键盘的触感。作为日常接触最多的输入设备，触感毫无疑问是键盘最重要的性能。触感主要是由按键的力度阻键程度来决定的。判断一款键盘的触感如何，会从按键弹力是否适中、按键受力是否均匀、键帽是否松动或摇晃以及键程是否合适这几方面来测试。虽然不同用户对按键的弹力和键程有不同的要求，但一款高质量的键盘应该在这几方面都能符合绝大多数用户的使用习惯，按键受力均匀和键帽牢固必须保证，否则就可能导致卡键或者让用户感觉疲劳。

（2）键盘的做工。键盘的成本较低，但并不代表就可以马虎应付。好键盘的表面及棱角处理精致细腻，键帽上的字母和符号通常采用激光刻入，手摸上去有凹凸的感觉，选购的时候认真检查键位上所印字迹是否刻上去的，不是那种直接用油墨印上去的，因为这种键盘的字迹用不了多久就会脱落。键盘的角不要尖锐的。常规键盘具有CapsLock（字母大小写锁定）、Num Lock（数字小键盘锁定）和Scroll Lock三个指示灯。

（3）键盘键位布局。键盘的键位分布虽然有标准，但是在这个标准上各个厂商还是有回旋余地的。一流厂商可以利用经验把键盘的键位排列的更体贴用户；小厂商就只能沿用最基本的标准，甚至因为品质不过关而做出键位分布极差的键盘。

（4）键盘的噪声。相信所有用户都很讨厌敲击键盘所产生的噪声，尤其是那些深夜还在工作、游戏、上网的用户，因此，一款好的键盘必须保证在高速敲击时也只产生较小的噪声，不影响到别人休息。

（5）键盘的键位冲突问题。日常生活中，我们或多或少玩一些游戏，在玩游戏的时候，就会出现某些组合键的连续使用，那么这就要求这些键盘具备这些游戏键不冲突。

（6）键盘的长、宽、高问题。当我们购置键盘时，先量一量电脑桌放置电脑键盘的长、宽、高是多少，再购买。

2.鼠标的性能

（1）质量可靠。这是选择鼠标最重要的一点，无论它的功能有多强大、外形多漂亮，如果质量不好，那么一切都不用考虑了。一般名牌大厂的产品质量都比较好，但要注意也有假冒产品。识别假冒产品的方法很多，主要可以从外包装、鼠标的做工、序列号、内部电路板、芯片，甚至是一颗螺钉、按键的声音来分辨。

（2）接口。有线鼠标一般有两种接口，分别是PS／2口和USB口。USB接口是如今的主流方向，但价格有些贵，如果对价格不在乎的话，可以考虑这种鼠标；同一种鼠标一般都有串口和PS／2两种接口，价格也基本相同，在这种情况下建议购买PS／2的鼠标，因为一般主板上都留有PS／2鼠标的接口位置，省了一个串口还可为今后主板升级做准备。

无线接口主要为红外线、蓝牙（Bluetooth）鼠标，无线套装比较多，但价格高，损耗也高（有线鼠标是无损耗的），若为了便捷可以考虑购买。

（3）手感好。手感在选购鼠标中也很重要，需要适合手形，握上去贴切。

键盘和鼠标是计算机中最基本的输入、控制装置，是我们使用最频繁的两样东西，所以在选购时一定要好好考虑。

（4）功能。标准鼠标：一般标准3／5键滚轮滑鼠。办公鼠标：标软、硬体上增加Office／Web相关功能或是快速键的滑鼠。游戏鼠标：专为游戏玩家设计，能承受较强烈操作，解析度范围较大，特殊游戏需求软硬件设计。

（三）键盘及鼠标的常用品牌

主流的键盘和鼠标一般都以套装进行售卖，常见的品牌有罗技（Logitech）、微软（Microsoft）、双飞燕、雷蛇（Razer）、雷柏（Rapoo）等。

相关知识

计算机是20世纪人类最伟大的发明之一。自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机科学日新月异地飞速发展，无疑已经使计算机成为20世纪发展最快的学科之一。尤其是微型计算机的出现和计算机网络的发展，使得计算机的应用渗透到社会的各个领域。

一、现代计算机

现代计算机也称为计算机或电子计算机，是指一种能够存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子设备。

在计算机出现之前的计算器虽然也能进行加、减、乘、除等运算，但无存储程序或运算中间结果的能力，不能自动完成用户需要的数据处理工作。这正是计算机区别于计算器的地方。

计算机孕育于英国，诞生于美国。在现代计算机的发展过程中，最杰出的代表人物是英国的图灵和美籍匈牙利人冯·诺依曼。

图灵的主要贡献：一是建立了图灵机（Turing machine，TM）的理论模型，对数字计算机的一般结构、可实现性和局限性产生了意义深远的影响，奠定了计算理论的基础；二是提出了定义机器智能的图灵测试，奠定了“人工智能”的理论基础。因此，图灵被公认为计算机科学的奠基人。为纪念图灵的理论成就，美国计算机协会在1966年开始设立了“图灵奖”，每年颁发给计算机学术界的领先研究人员，该奖项也号称“计算机业界和学术界的诺贝尔奖”。

另一位被称为“计算机之父”的冯·诺依曼，首先提出了在计算机内“存储程序”的概念，并使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。冯·诺依曼和他的同事们研制了人类第二台计算机EDVAC，对后来的计算机在体系结构和工作原理上具有重大影响。几十年来，无论计算机如何发展，其基本结构都没有改变，都属于冯·诺依曼计算机。有着“存储程序”的计算机成了现代计算机的重要标志。

二、电子计算机的问世及发展

美国于1946年2月14日正式通过验收名为ENIAC（电子数字积分计算机的简称，英文全称为electronic numerical integrator and calcula）的电子数值积分计算机，宣告了人类第一台电子计算机的诞生，如图2-24所示。这台计算机的功率为150 k W，用了18 000多只电子管、10 000多只电容器、70 000只电阻、1 500多个继电器，占地160 m2，重达30 t。

图2-24　人类第一台电子计算机ENIAC

虽然ENIAC仍存在着不能存储程序、使用的是十进制数且在机外用线路连接的方法来编排程序等严重缺陷，但是它使用了电子管和电子线路，大大地提高了运算速度，每秒可以完成5 000次加减运算。这在当时来说已是一件了不起的事情。所以，ENIAC的问世具有划时代的意义，它宣告了计算机时代的到来。在其问世后的半个多世纪里，计算机技术以惊人的速度发展。在人类的科技史上，没有任何一个学科可以与它的发展速度相比拟。

人类第一台具有内部存储程序功能的计算机EDVAC（离散变量自动电子计算机的简称，英文全称为electronic discrete variable automatic computer）。是根据冯·诺依曼的构想制造成功的，并于1952年正式投入运行。EDVAC采用了二进制编码和存储器，其硬件系统由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备五个部分组成。EDVAC将指令存入计算机的存储器，省去了在机外编排程序的麻烦，保证了计算机能够按照事先存入的程序自动地进行运算。

人们根据电子计算机采用的主要物理元器件的不同，将电子计算机的发展分为四代。

（一）第一代电子计算机

第一代电子计算机出现的时间大约为1946～1958年，它的主要电子元件是电子管，因而第一代计算机也称为电子管计算机。

第一代电子计算机体积庞大、功耗大、运行速度低、可靠性差、造价高及软件编写困难等缺陷，使得用得起或会用计算机的人少得可怜。但是，第一代计算机所采用的基本技术和基本理论却为现代计算机技术的发展奠定了坚实的基础。第一代电子计算机的应用仅限于军事和科学研究领域。

（二）第二代电子计算机

第二代电子计算机出现的时间大约为1959～1965年，这是电子元件的晶体管时代，因而第二代计算机很自然地将晶体管作为逻辑电路元件。

第二代电子计算机与第一代电子计算机相比，体积缩小了，速度提高了，价格降低了，功能增强了，可靠性也大大提高了。软件的创新与改进，使计算机除了用于科学计算外还用于数据处理和事务处理。

（三）第三代电子计算机

第三代电子计算机出现的时间大约为1965～1971年，这是电子元件的集成电路时代，这一时代的计算机用集成电路作为主要电子逻辑元件，所以这一时代的计算机也称为集成电路计算机。此时的集成电路工艺可以在几平方毫米的单晶硅片上集成由十几个甚至上百个电子元件组成的逻辑电路。

第三代电子计算机的运算速度可达每秒几十万次，体积更小，价格低，软件逐渐完善，计算机向标准化、多样化、通用化、机种系列化发展。计算机开始被广泛应用于各个领域。

（四）第四代电子计算机

第四代电子计算机出现时间大约为1971年，这是电子元件的大规模集成电路时代，20世纪70年代以来，计算机逻辑器件采用大规模集成电路LSI（large scale integration）和超大规模集成电路VLSI（very large scale integration）技术，在硅半导体上可集成1 000～100 000个以上的电子元件。

集成度较高的半导体代替了服役20多年之久的磁芯存储器。外存储器采用大容量的软、硬盘，并开始引入光盘。操作系统不断发展和完善，同时发展了数据库管理系统、通信软件等。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。计算机的运行速度可达几千万次／秒、几千亿次／秒，甚至几万亿次／秒。

在这一时期，计算机的主存储容量由几千字节到几百兆字节，外存储器的容量也由几百千字节到几十吉字节。这一时期计算机的类型除小型机、中型机、大型机外，开始向巨型机和微型机（PC机）两个方向发展。

20世纪70年代计算机发展中最重大的事件莫过于微型机的诞生和迅速普及。1971年Intel公司制成了第一批微处理器4004，这一芯片集成了2 250个晶体管组成的电路，其功能相当于ENIAC，使得个人计算机（personal computer，PC）应运而生并迅猛发展。

目前的“奔腾”（Pentium）芯片集成了7.2亿多个晶体管，Pentium 4每秒可执行22亿条指令，PC的主存扩展到1 GB以上，一张普通光盘的容量可达650 MB，50倍速的光驱早已面市。随着计算机性能的不断提高，体积逐渐缩小，价格不断下降，计算机普及到寻常百姓家。

自1995年开始，计算机网络也逐步进入普通家庭。近20年来计算机出现了奇迹般的发展，特别是微型计算机以其排山倒海之势形成了当今科技发展的潮流。所以今天也有人把计算机的发展称为进入了计算机网络时代。

三、冯·诺依曼原理

在ENIAC研制的同时，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼研制了EDVAC计算机，他提出了一个重要的设计思想，这个思想被后人称为冯·诺依曼原理。60多年来，虽然现在的计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、体积、形状、价格和应用领域等方面与当时的计算机有天壤之别，但基本结构没有变，都属于冯·诺依曼计算机，其结构如图2-25所示。图中实线为数据流，虚线为控制流。

图2-25　计算机的基本结构

冯·诺依曼原理表述如下：

（1）计算机由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

（2）采用存储程序的方式，程序和数据放在存储器中，存放的位置由地址确定。

（3）控制器根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。控制器具有判断能力，能以计算结果为基础选择不同的工作流程。

冯·诺依曼原理的五个基本部分分别对应着不同的硬件，在下面“计算机系统的组成”里面进行了详细的介绍。其中运算器、控制器集成在了CPU中，而存储器分为了内存储器和外存储器，常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等，输出设备有打印机、显示器等。

四、计算机系统的组成

计算机系统由硬件和软件两部分组成，它们共同决定计算机的工作能力。计算机的硬件不能独立工作，它必须运行相关的软件才能工作。计算机软件是指挥计算机自动运行的系统程序、相关的数据及文档。软件是管理和使用计算机的技术，起着充分发挥硬件功能的作用。计算机是通过软件驱动硬件工作的。

如果说计算机硬件的性能决定了计算机软件的运行速度、显示效果等，那么计算机软件则决定了计算机可进行的操作。因此，可以这样说，硬件是计算机系统的躯体，软件是计算机的头脑和灵魂，只有将两者有效地结合起来，计算机系统才能成为有生命、有活力的系统。计算机硬件和计算机软件既相互依存，又互为补充。

计算机系统的构成如图2-26所示。

图2-26　计算机系统的组成

五、微型计算机硬件系统

微型计算机硬件系统由中央处理器（CPU）、存储器和输入／输出设备组成，其中核心部件是CPU。冯·诺依曼原理的五大部件中运算器、控制器集成在了CPU中，CPU通过总线连接内存储器构成计算机的主机，主机通过接口电路配上输入／输出设备构成微型计算机的基本硬件结构。它们通常按照一定方式连接在主机板上，通过总线交换信息。从外在的物理结构来看，微型计算机最基本的部件包括主机、显示器、键盘、鼠标、打印机等。主机是微型计算机的主要组成部分，其中主要部件有主板、CPU、内存、接口板卡、硬盘、光驱以及电源等。

（一）CPU的发展史

CPU从诞生至今，经历了漫长的发展历程，下面将对其发展过程中的几个划时代的阶段进行简要说明。

1.诞生

1971年，Intel公司推出了世界上第一只微处理器4004，如图2-27所示。4004在一块芯片上集成了2 300个晶体管，是4位的微处理器。4004的诞生预示着微处理器时代的到来，在以后的几年里，Intel又陆续设计出8008和8080等8位的微处理器，如图2-28所示。

图2-27　Intel 4004

图2-28　Intel 8080

2.16位处理器

1978年Intel公司首次生产出16位的微处理器，并将其命名为i8086，如图2-29所示。1979年Intel公司推出了另一款16位微处理器8088。1981年8088芯片首次用于IBM研制的个人计算机中。

3.32位处理器

1985年，Intel公司生产出具有划时代意义的产品——80386，如图2-30所示。其内部与外部数据总线和地址总线均为32位，标志着CPU进入了32位时代，性能的提高也使计算机被应用到各种领域。

图2-29　Intel i8086

图2-30　Intel 80386

4.64位处理器

2003年，AMD公司生产出第一款64位处理器——Athlon64，它不仅支持64位代码，同时还提供了对32位和16位的兼容，CPU的性能也得到了极大提升。

（二）国产CPU

1.龙芯

龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用CPU，采用RISC指令集，类似于MIPS指令集。龙芯1号的频率为266 MHz，最早在2002年开始使用。龙芯2号的频率最高为1 GHz。龙芯3A是首款国产商用4核处理器，其工作频率为900 MHz～1 GHz。龙芯3A的峰值计算能力达到16 GFLOPS。龙芯3B是首款国产商用8核处理器，主频达到1 GHz，支持向量运算加速，峰值计算能力达到128 GFLOPS，具有很高的性能功耗比。

随着十几年的发展和不断钻研，2015年3月31日中国发射首枚使用“龙芯”的北斗卫星。2017年，龙芯3A3000／3B3000系列处理器问世。四核64位处理器，1.35 GHz～1.5 GHz的主频，虽然性能依然落后于国际厂商，但是已经在中国航天、歼20歼击机等高度依赖自主化平台的领域应用，也彻底打破了国外芯片处于技术垄断的地位。现最新的产品为龙芯3B1500。龙芯3B1500是国产商用32纳米8核处理器，最高主频可达1.5 GHz，支持向量运算加速，最高峰值计算能力达到192 GFLOPS，具有很高的性能功耗比。龙芯3B1500主要用于高端桌面计算机、高性能计算机、高性能服务器、数字信号处理等领域，其性能如表2-3所示。

表2-3　龙芯3B1500性能

图2 31　龙芯笔记本　

由于架构的不同，龙芯始终无法直接兼容Windows系统，只能应用于跨平台的Linux，因此在个人消费电子领域，我们或许很少见到龙芯的身影。龙芯在2017年4月举办了一场发布会，除了带来了前面说到的龙芯3号处理器之外，还有一台定位于个人的笔记本产品，如图2-31所示。

这是一台来自龙芯的概念机产品，使用了国产化的中标麒麟操作系统，内置了WPS办公软件。令人惊喜的是，这台笔记本和戴尔XPS有些相像的超窄边框设计。可见，完全国产化的消费类笔记本或许不再只是梦想。

龙芯芯片的研发成功在我国计算机发展史上具有里程碑式的意义，是我国研制自主知识产权的高性能通用CPU的典范之作，将为国家安全和国防事业发挥重大的、不可替代的作用。

首先，龙芯的研发成功增强了国人的自信心，向世界证明了中国人也可以自己做芯片。龙芯已经被写入九年制义务教育的教科书，记录了龙芯历史性贡献。另外，龙芯也被写入普通高等教育《大学计算机基础》教材，在教授计算机文化时，龙芯已经和Intel一样，成了授课内容。

其次，龙芯对于国家安全保障的作用也得到了充分体现。龙芯开始进行产业化伊始，就是面向国家的信息安全需要，这也是龙芯最根本的使命。目前，龙芯在安全领域的应用已经全面展开。

再次，龙芯对整个信息产业起着支撑作用。通用CPU就好比工业的钢铁、石油。没有钢铁和石油，工业就谈不上存在。信息产业也一样——没有自主的CPU，就谈不上信息产业体系。但是，CPU与钢铁、石油不同之处，在于它的创新性要求很强。而且，CPU是一个很庞大的体系。另外，CPU非常依赖产业内的“生态环境”，同时又可以控制这个“生态环境”。如今，我国80%的信息产业都是建立在他人的芯片平台基础上的，而龙芯的诞生，特别是龙芯正在进行的规模产业化的建设，将为我国自主可控的信息产业发展起到强有力的支撑作用。

2.兆芯

不同于龙芯的上海兆芯集成电路有限公司，曾用短短四年的时间，研发出了我国第一块可通用的X86架构处理器，根据公开资料显示，兆芯开先KX-5000系列处理器在架构、核心方面都是自主研发，并且也是国内首款支持双通道DDR4内存的CPU。图2-32为兆芯处理器序列展示。

图2-32　兆芯的处理器序列

虽说X86架构被国外垄断，兆芯的X86架构又是哪里来的？这就不得不提及曾经可以和AMD、Intel同台竞争的台湾威盛VIA。威盛作为世界第三大X86处理器厂商，为兆芯提供了X86架构的专利。

虽然存在技术授权，但是兆芯的问世，意味着这块CPU从里到外，核心技术都可以在我们国人手中，安全可控。也可以与国际上其他厂商同台竞争，虽然性能相对较低，但是应用于办公领域却绰绰有余。

兆芯开先KX-5000处理器采用了目前比较成熟稳定的28 nm制造工艺，主频最高可达2.4 GHz，并且据报道称，这款处理器的性能已经接近7代i3处理器的水准，不得不说这是国内自主研发处理器的一个质的跨越。

由于兆芯处理器单芯片集成了CPU、GPU、高清视频解码器、内存控制器、PCIE及其他高速数据接口，并且采用国际流行的SoC设计，因此具有高度集成化的特点，也就具备与国际上其他同类产品展开竞争实力，或许在不久的将来，我们的笔记本或者台式机上，很可能就会使用到兆芯的处理器。

毕竟，中央处理器不仅是电脑最为关键的核心元器件，也是整机中价值和利润最高的部分。而目前整个市场却几乎都是Intel和AMD的天下，我国每年在CPU相关产品的进口费用高达550亿～600亿美元。如今，这个市场裂口正在逐渐被打开。

不管是从里到外都拥有自主知识产权的龙芯也好，还是研发了国内首款X86架构的兆芯也好，都代表了我国在与国际半导体厂商市场竞争上，逐渐有了筹码，不会再让我们因为这么一块“芯”而受制于他人。

（三）存储器

存储器是用来存放程序和数据的部件，其容量大小、存取数据速度的快慢将直接影响微型计算机系统性能的高低。存储器分为许多小的单元，称为存储单元。每个存储单元可存放8位二进制数，一个二进制位可存放一个0或1。通常，向存储器存入数据，称为“写”；从存储器中取出数据，称为“读”。“读”“写”时一般以字节为单位。

存储器分为内存储器和外存储器。内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）及高速缓存（CACHE）。外存即外存储器，是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、光盘、U盘等。

1.RAM

RAM表示随机存储器（random access memory），既可以从中读取数据，也可以写入数据。RAM用来存放正在运行的程序和数据，当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作计算机的内存，内存条就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板，它插在计算机中的内存插槽上，以减少RAM集成块占用的空间，如图2-33所示。

图2-33　内存条

2.ROM

ROM表示只读存储器（read only memory），在制造ROM的时候，信息（数据或程序）被存入并永久保存。这些信息只能读出，即使机器停电，数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM。

3.硬盘

硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。

硬盘有固态硬盘（SSD盘，新式硬盘内有sata固态、m.2固态、pci-e固态，而m.2固态又有nvme的m.2和sata的m.2）、机械硬盘（HDD传统硬盘内有32寸、64寸的，还有4 300转和7 200转）、混合硬盘（HHD一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘（HHD：hybrid hard disk）是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

4.光盘

光盘以光信息作为存储物的载体，用来存储数据的一种物品。根据其制造材料和记录信息方式的不同，光盘一般分为三类：只读光盘、一次性写入光盘和可重写光盘。

只读光盘（CD-ROM）是目前应用最广泛的一种光盘，如图2-34所示。它是生产厂家在制造的时候根据用户的需求将信息写入到盘上，信息一旦被写入就永久不变。用户只能通过光盘驱动器读出信息，光盘驱动器是光盘的配套使用设备。衡量光盘驱动器数据传输速率的一个重要指标称为倍速，1倍速的数据传输速率是150 KB／s，40倍速CD-ROM的数据传输速率为6 MB／s。CD-ROM的标准存储容量为650 MB。

一次性写入光盘（CD-R）可以由用户写入信息，但只能写一次，写入信息的时候需用专用的刻录机。

可重写光盘（CD-RW）可以由用户自己多次进行信息的擦写和写入操作，就像使用磁盘一样反复使用。

DVD是CD的后继产品，DVD盘片的尺寸与CD盘片完全一致，集计算机技术、光学记录技术和影视技术等为一体，是数字多用途的光盘，满足了人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。一般一张DVD存储4.7 GB数据。

图2-34　CD-ROM光盘

图2-35　U盘　

蓝光光碟（blu-ray disc，BD）是DVD之后的下一代光盘格式之一，用以存储高品质的影音及高容量的数据存储。蓝光光碟的命名是由于其采用波长405 nm的蓝色激光光束来进行读写操作（DVD采用650 nm波长的红光读写器，CD则是采用780 nm波长）。一个单层的蓝光光碟的容量为25 GB或是27 GB，足够存储一个长达4小时的高解析影片。

5.U盘

U盘也叫闪存，是一种新型的随身型移动存储设备。它通过USB接口与计算机交换数据，支持即插即用，如图2-35所示。目前，U盘容量以8 GB、16 GB、32 GB、64 GB为主，呈现向大容量存储发展的趋势。

（四）输入设备

输入设备是向计算机输入程序、数据和命令的部件。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头、数码相机等。

1.键盘

键盘是计算机所配置的标准的输入设备。它可以将英文字母、汉字、数字符号等输入到计算机中，从而向计算机输入数据、文本、程序和命令。键盘通过其连线插入主板上的键盘接口与主机相连，如图2-36所示。根据构造不同，键盘可以分为薄膜键盘、机械键盘和静电容式键盘三类。

2.鼠标

鼠标也是一种常见的输入设备，是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，因形似老鼠而得名“鼠标”。

鼠标是1964年由加州大学伯克利分校道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas Engelbart）博士发明的，当时道格拉斯·恩格尔巴特在斯坦福研究所（SRI）工作，该研究所是斯坦福大学赞助的一个机构，道格拉斯·恩格尔巴特很早就在考虑如何使电脑的操作更加简便，用什么手段来取代由键盘输入的烦琐指令。

鼠标按其内部构造分为机械鼠标、光电鼠标、激光鼠标，按其接口分为PS／2鼠标、USB鼠标，如图2-37和图2-38所示。

图2-36　键盘

图2-37　PS／2鼠标

图2-38　USB鼠标

3.扫描仪

扫描仪是一种捕捉图像并将其转化为计算机可以显示、编辑、储存和输出格式的数字化输入设备。常见的扫描仪有平板式扫描仪、手持式扫描仪，分别如图2-39和图2-40所示。

图2-39　平板式扫描仪

图2-40　手持式扫描仪

图2-41　摄像头

4.摄像头

摄像头又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频输入设备，被广泛地运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面，如图2-41所示。人们也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理。

5.数码相机

数码相机是以数字形式存取图像的相机，如图2-42所示。利用数码相机可以较便捷地将外面的图片或景色放入计算机中进行永久保存，数码相机和光学相机在原理上的最大区别是：数码相机输出的图像是数字的，光学相机输出的图像是模拟的；数码相机用电荷耦合器件成像，存储在半导体器件上，光学相机用卤化银胶片感光成像。

6.数码摄像机

数码摄像机（digital video，DV）如图2-43所示，其英文命名译成中文就是“数字视频”的意思，它是由索尼、松下、胜利、夏普、东芝和佳能等多家著名公司联合制定的一种数码视频格式。在绝大多数场合DV代表数码摄像机。

图2-42　数码相机　

图2-43　数码摄像机

（五）输出设备

输出设备是指将计算机运算或处理后所得到的结果，以字符、数字、图形等人们能够识别的形式输出的设备。常见的输出设备有显示器、打印机、投影仪、绘图仪等。

1.显示器

显示器是计算机最主要的输出设备，可以显示键盘输入的命令和数据，也可以将计算结果以字符、图形或图像的形式显示出来。显示器分为液晶（LCD）显示器和阴极射线管（CRT）显示器，分别如图2-44和图2-45所示。

图2-44　液晶显示器

图2-45　阴极射线管显示器

2.打印机

打印机是一种常用的办公输出设备，通过它可以将计算机处理的文件、数据和图片打印出来。打印机按工作方式可分为三种类型，即针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。

针式打印机是早期的机械式打印机，打印噪声大，现在一般只用来打印凭证或单据，如图2-46所示。

喷墨打印机比针式打印机速度快，噪声小，价格相对激光打印机要便宜，但其打印速度相比激光打印机慢许多，目前已逐渐被激光打印机取代，如图2-47所示。

图2-46　针式打印机

图2-47　喷墨打印机

激光打印机是目前应用最广泛的打印机，打印的速度快且噪声小，耗材便宜，如图2-48所示。　　　

3.声卡

声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波／数字信号相互转换的一种硬件。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口（MIDI）使乐器发出美妙的声音。目前绝大部分的主板都集成了声卡，不需要再单独购买一块外置声卡了。

4.音箱

音箱是可将音频信号变换为声音的一种设备，如图2-49所示。通俗地讲，音箱就是指音箱主机箱体或低音炮箱体内自带功率放大器，对音频信号进行放大处理后由音箱本身回放出声音，使其声音变大。

图2-48　激光打印机

图2-49　音箱

一般立体声音箱分为主音箱和副音箱，主音箱的背后有电源线、音箱开关和连接主机箱上的声卡插孔。根据声道数的不同，其副音箱的个数也不同，当然，副音箱越多，其后面的连接插孔也越多。

任务总结

通过本任务，应该了解计算机主要硬件组成部件及其主要性能指标，能够根据实际需要选购适合的计算机部件。选购计算机部件时应该注意以下两点。

（1）主板与CPU的搭配。在选购主板与CPU时，要注意两者搭配。一般先选CPU，再选主板。主板CPU插槽类型要与CPU接口类型一致。

（2）CPU与内存的搭配。在配置计算机的过程中，CPU和内存的速率要相互匹配，否则将严重影响计算机的性能。内存主频要与CPU和主板支持的内存频率一致。

总之，硬件选配的顺序一般是先选定CPU，再根据CPU选主板，通过CPU及主板决定选购内存，其他硬件的选购基本上是通过预算来决定。总之，实用才是最根本的原则。