計(jì)算機(jī)硬件基本知識(shí)你知多少？
計(jì)算機(jī)硬件基本知識(shí)你知多少？
不管我們有沒有發(fā)現(xiàn)，在生活中我們處處都在使用著計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)給我們的生活帶來了很多便利與效率，為了更好的方便我們的工作學(xué)習(xí)首先我們要有一個(gè)基礎(chǔ)的了解，下面小編就給大家說一下啦!
一、計(jì)算機(jī)歷史
定義：計(jì)算機(jī)(computer)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器，可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)記憶功能。
發(fā)展：1946年,世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)在美國賓州大學(xué)誕生。這臺(tái)計(jì)算機(jī)主要是用于彈道計(jì)算。這臺(tái)計(jì)算機(jī)使用了 17468只電子管，占地170平方米,重達(dá)30噸，耗電174千瓦 ，耗資40多萬美元。撇開高昂造價(jià)不談，這臺(tái)計(jì)算機(jī)重達(dá)30噸，和現(xiàn)在的一些輕薄筆記本相比讓人難以置信計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度。
世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī)
二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖示
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
內(nèi)部設(shè)備
中央處理器(CPU)
定義：中央處理器(CPU，Central Processing Unit)是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。
功能：解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。
intelcpu
從計(jì)算機(jī)被發(fā)明之初，人們判定計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度的最重要的指標(biāo)便是中央處理器(CPU)的運(yùn)算速度，中央處理器(CPU)就像是計(jì)算機(jī)的心臟，牽動(dòng)著計(jì)算機(jī)的每一個(gè)部分。
主頻：主頻是CPU的時(shí)鐘頻率(CPU Clock Speed)，是CPU運(yùn) 算時(shí)的工作的頻率(1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù))的簡稱。單位是Hz。一般說來，主頻越高，CPU的速度越快，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，并非所有的時(shí)鐘頻率相同的CPU的性能都一樣。
外頻：系統(tǒng)總線的工作頻率， CPU與外部(主板芯片組)交換數(shù)據(jù)、指令的工作時(shí)鐘頻率。
倍頻：倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。
三者關(guān)系是：主頻=外頻x倍頻
緩存(cache)：高速交換的存儲(chǔ)器。CPU緩存分為一級(jí) ，二級(jí)，三級(jí)緩存，即L1，L2，L3。
內(nèi)存總線速度(Memory-Bus Speed): 一般等同于CPU的外頻 ，指CPU與二級(jí)(L2)高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度。
地址總線寬度:決定了CPU可以訪問的物理地址空間。
CPU公司：不管是通過新聞還是網(wǎng)上的資訊，最讓我們熟知的CPU公司便是“Intel”和“AMD”，除此之外“IBM”公司也是有CPU產(chǎn)品的。
摩爾定律：摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的。其內(nèi)容為：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。
隨著時(shí)間的推移，集成技術(shù)越來越先進(jìn)，英特爾公司現(xiàn)在已經(jīng)推出了14nm工藝CPU，目前及家用級(jí)CPU代表酷睿I7 7700K便是14nm工藝。集成程度越高工藝就越難，現(xiàn)在的CPU已經(jīng)逐漸偏離摩爾定律，想要大幅度提升CPU性能已經(jīng)非常困難了。
其實(shí)一方面英特爾公司的CPU提升程度小和集成工藝問題有著密切的關(guān)系，想要大幅度提升就得有突破性的技術(shù)革新。
另一方面英特爾的競爭對(duì)手”AMD”公司前些年不怎么給力，產(chǎn)品與英特爾公司的產(chǎn)品有著不小的差距，所以英特爾公司并沒有來自競爭對(duì)手的壓力所以新產(chǎn)品并沒有多么顯著的提升。
值得一提的是最近AMD公司推出的新產(chǎn)品實(shí)力和英特爾的同期同層級(jí)產(chǎn)品分庭抗禮，英特爾這次要怎么接招我們就拭目以待吧。
CPU類型：雖然各種CPU的功能都是用于計(jì)算，但是其中也有一些類型的區(qū)別，拿英特爾的CPU舉例，我們通常家用電腦或者學(xué)校單位使用的個(gè)人電腦CPU大多都是酷睿(Core)系列的，如常見的：I3 I5 I7。而企業(yè)公司使用的服務(wù)器上的CPU是英特爾至強(qiáng)(Xeon)系列的CPU，如E3 E5 E7?？吹竭@里大家都是覺得“都是CPU哪個(gè)快就用哪個(gè)，還分這么多真麻煩”，其實(shí)用途不同CPU的類型不同這樣是為了提高效率。舉個(gè)例子，家用電腦一般是用于辦公，娛樂或者工作，處理這些內(nèi)容通常需要的是CPU的頻率快，其中特別是打游戲更是需要CPU的運(yùn)行頻率快，而服務(wù)器因?yàn)槎鄠€(gè)用戶訪問的原因通常需要的是同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)的能力，所以服務(wù)器CPU就需要更多的核心用來同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)以達(dá)到提升效率的目的。
主存儲(chǔ)器(Memory)
定義：內(nèi)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中重要的部件之一，它是與CPU進(jìn)行溝通的橋梁。計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都是在內(nèi)存儲(chǔ)器中進(jìn)行的，因此內(nèi)存儲(chǔ)器的性能對(duì)計(jì)算機(jī)的影響非常大。
功能：內(nèi)存儲(chǔ)器(Memory)也被稱為內(nèi)存，其作用是用于暫時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)。
容量：即該內(nèi)存的存儲(chǔ)容量，單位：KB MB GB
內(nèi)存帶寬:內(nèi)存帶寬是指內(nèi)存與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸率，單通道內(nèi)存節(jié)制器一般都是64-bit的(雙通道內(nèi)存帶寬為128-bit)，8個(gè)二進(jìn)制位相當(dāng)于1個(gè)字節(jié)，換算成字節(jié)是64/8=8，再乘以內(nèi)存的運(yùn)行頻 率，如果是DDR內(nèi)存就要再乘2
雙通道內(nèi)存：雙通道，就是在北橋芯片級(jí)里設(shè)計(jì)兩個(gè)內(nèi)存控制器，這兩個(gè)內(nèi)存控制器可相互獨(dú)立工作，每個(gè)控制器控制一個(gè)內(nèi)存通道。在這兩個(gè)內(nèi)存通CPU可分別尋址、讀取數(shù)據(jù)，從而使內(nèi)存的帶寬增加一倍，數(shù)據(jù)存取速度在理論上也是提升一倍。
帶寬計(jì)算： 內(nèi)存帶寬=內(nèi)存總線頻率×數(shù)據(jù)總線位數(shù)/8
示例：DDR2 667,運(yùn)行頻率為333MHz帶寬為333×2×64/8=5400MB/s=5.4GB/s
DDR2 800,運(yùn)行頻率為400MHz，帶寬為 400×2×64/8=6400MB/s=6.4GB/s
內(nèi)存發(fā)展史：
1. SIMM 內(nèi)存 1988年前
2. EDO DRAM內(nèi)存 1991-1995年
3. SDRAM 內(nèi)存 1995以后
4. Rambus DRAM內(nèi)存 1998
5. DDR內(nèi)存 DDR內(nèi)存便是我們熟知的內(nèi)存了
6. DDR2
7. DDR3
8. DDR4 如今
外部設(shè)備
外部存儲(chǔ)器
定義：外儲(chǔ)存器是指除計(jì)算機(jī)內(nèi)存及CPU緩存以外的儲(chǔ)存器，此類儲(chǔ)存器一般斷電后仍然能保存數(shù)據(jù)(與內(nèi)存斷電數(shù)據(jù)就丟失不同)。
常見的外存儲(chǔ)器
軟盤：軟磁盤使用柔軟的聚酯材料制成原型底片，在兩個(gè)表面涂有磁性材料。常用軟盤直徑為3.5英寸，存儲(chǔ)容量為1.44MB.軟盤通過軟盤驅(qū)動(dòng)器來讀取數(shù)據(jù)。
U盤：U盤也被稱為“閃盤”，可以通過計(jì)算機(jī)的USB口存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。與軟盤相比，由于U盤的體積小、存儲(chǔ)量大及攜帶方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，U盤已經(jīng)取代軟盤的地位。
硬盤：硬磁盤是由涂有磁性材料額鋁合金原盤組成的，每個(gè)硬盤都由若干個(gè)磁性圓盤組成。
磁帶存儲(chǔ)器：磁帶也被稱為順序存取存儲(chǔ)器SAM。它存儲(chǔ)容量很大，但查找速度很慢，一般僅用作數(shù)據(jù)后備存儲(chǔ)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的磁帶機(jī)有3中類型：盤式磁帶機(jī)、數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)及螺旋掃描磁帶機(jī)。
光盤存儲(chǔ)器：光盤指的是利用光學(xué)方式進(jìn)行信息存儲(chǔ)的圓盤。它應(yīng)用了光存儲(chǔ)技術(shù)，即使用激光在某種介質(zhì)上寫入信息，然后再利用激光讀出信息。光盤存儲(chǔ)器可分為:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。
硬盤的基本參數(shù)
容量：容量是硬盤最主要的參數(shù)，容量的大小決定硬盤中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少，單位有MB、GB、TB 、PB等。
轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速是指硬盤盤片每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，單位為rpm，轉(zhuǎn)速越快存儲(chǔ)(讀取)數(shù)據(jù)的速度就越快。常見的硬盤有5400轉(zhuǎn)和7200轉(zhuǎn)的，服務(wù)器上的硬盤轉(zhuǎn)速能達(dá)到15000轉(zhuǎn)。
傳輸速率：傳輸速率(Data Transfer Rate) 。硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度。
緩存：硬盤緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級(jí)讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度。
硬盤接口類型
IDE接口：硬盤接口規(guī)范，采用ATA技術(shù)規(guī)范
SCSI接口：應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
SATA接口： Serial ATA，提高傳輸速率，支持熱插拔。傳輸速度：SATA2=3.0Gb/s SATA3=6.0Gb/s
SAS接口： Serial Attached SCSI，兼容SATA
目前主流的硬盤接口為SATA和SAS接口
存儲(chǔ)新寵——固態(tài)硬盤
定義：固態(tài)硬盤(Solid State Drives)，簡稱固盤，固態(tài)硬盤(Solid State Drive)用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲(chǔ)單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。
和傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的區(qū)別
優(yōu)點(diǎn)
外形：SATA接口的固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)2.5英寸機(jī)械硬盤外觀是基本一致的。
速度：固態(tài)硬盤的讀寫速度遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)機(jī)械硬盤。
重量：固態(tài)硬盤因?yàn)闆]有機(jī)械硬盤中厚重的金屬部件和碟片所以質(zhì)量輕。
能耗：機(jī)械硬盤是電機(jī)帶動(dòng)碟片運(yùn)行的，固態(tài)硬盤運(yùn)行的能耗是要低于機(jī)械硬盤很多的。
體積：SATA接口的固態(tài)硬盤體積和機(jī)械硬盤基本相同，但是其他接口如mSATA、NGFF(M.2)、PCIE等的固態(tài)硬盤體積就比機(jī)械硬盤小很多了。
噪音：固態(tài)硬盤因?yàn)椴恍枰D(zhuǎn)，運(yùn)行時(shí)只是內(nèi)部通過電流，所以運(yùn)行過程中沒有任何噪音。
抗震：傳統(tǒng)固態(tài)硬盤因?yàn)閮?nèi)部有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，磁頭和碟片的距離非常近，震動(dòng)對(duì)機(jī)械硬盤的損傷非常大，而固態(tài)硬盤工作過程中沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)所以即使處在不穩(wěn)定的環(huán)境中也能正常工作。
缺點(diǎn)
容量：固態(tài)硬盤容量普遍比較小
價(jià)格：固態(tài)硬盤價(jià)格要貴于機(jī)械硬盤不少。
壽命：固態(tài)硬盤閃存具有擦寫次數(shù)限制的問題，這也是許多人詬病其壽命短的所在。其實(shí)在普通家用計(jì)算機(jī)上工作的固態(tài)硬盤其壽命一般都會(huì)比該臺(tái)計(jì)算機(jī)更長，或者在壽命用完之前被新的產(chǎn)品換掉，所以影響不大。但是在一些讀寫量大的工作環(huán)境中工作的話就需要考慮壽命問題。
數(shù)據(jù)無法恢復(fù)：固態(tài)硬盤一旦損壞的話里面的數(shù)據(jù)將無法恢復(fù)，機(jī)械硬盤就算壞了數(shù)據(jù)也在碟片上，還能救回不少數(shù)據(jù)，而固態(tài)硬盤沒有碟片，所以壞了數(shù)據(jù)就沒了。
輸入設(shè)備
定義：向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備。
概念：是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁，說白了就是人類向計(jì)算機(jī)發(fā)送命令傳輸信息的設(shè)備，是人類控制計(jì)算機(jī)的工具。
現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)能夠接收各種各樣的數(shù)據(jù)，既可以是數(shù)值型的數(shù)據(jù)，也可以是各種非數(shù)值型的數(shù)據(jù)，如圖形、圖像、聲音等都可以通過不同類型的輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和輸出。
常見的輸入設(shè)備
字符輸入設(shè)備：鍵盤;
光學(xué)閱讀設(shè)備：光學(xué)標(biāo)記閱讀機(jī)，光學(xué)字符閱讀機(jī);
圖形輸入設(shè)備：鼠標(biāo)器、操縱桿、光筆;
圖像輸入設(shè)備：攝像機(jī)、掃描儀、傳真機(jī);
模擬輸入設(shè)備：語言模數(shù)轉(zhuǎn)換識(shí)別系統(tǒng)
輸出設(shè)備
定義：輸出設(shè)備(Output Device)是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的終端設(shè)備，用于接收計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的輸出顯示、打印、聲音、控制外圍設(shè)備操作等。也是把各種計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表現(xiàn)出來。
常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語音輸出系統(tǒng)、磁記錄設(shè)備等。
輸出設(shè)備和輸入設(shè)備是對(duì)應(yīng)的設(shè)備，用戶使用輸入設(shè)備給計(jì)算機(jī)發(fā)送指令之后便需要有輸出設(shè)備來把執(zhí)行結(jié)果展現(xiàn)給用戶，所以輸出設(shè)備同樣是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中必不可少的部分。
補(bǔ)充
其實(shí)在現(xiàn)在的生活中有一個(gè)非常重要的硬件在計(jì)算機(jī)誕生之初是沒有而且也沒有必要有的東西。
那便是顯卡!
顯示接口卡
定義：顯卡(Video card，Graphics card)全稱顯示接口卡，又稱顯示適配器，在游戲開發(fā)水平與日俱增的今天，顯卡是計(jì)算機(jī)最基本最重要的配件之一。
功能：顯卡作為電腦主機(jī)里的一個(gè)重要組成部分，是電腦進(jìn)行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換的設(shè)備，承擔(dān)輸出顯示圖形的任務(wù)。
基本參數(shù)
1.顯示芯片(芯片廠商、芯片型號(hào)、制造工藝、核心代號(hào)、核心頻率、SP單元、渲染管線、版本級(jí)別)
2.顯卡內(nèi)存(顯存類型、顯存容量、顯存帶寬(顯存頻率×顯存位寬÷8)、顯存速度、顯存顆粒、最高分辨率、顯存時(shí)鐘周期、顯存封裝)
3.技術(shù)支持(像素填充率、頂點(diǎn)著色引擎、3D API、RAMDAC頻率)
4.顯卡PCB板(PCB層數(shù)、顯卡接口、輸出接口、散熱裝置)
顯卡分類
集成顯卡：集成顯卡是將顯示芯片、顯存及其相關(guān)電路都集成在主板上，與其融為一體的元件。
集成顯卡的優(yōu)點(diǎn)是：功耗低，占用空間小，發(fā)熱低。
缺點(diǎn)是：性能差，故障難維修。
集成顯卡因其性能低下，所以一般適合沒有太多圖形需要處理的工作環(huán)境。
核心顯卡：核心顯卡是將圖形核心與處理核心整合在同一塊基板上，構(gòu)成一顆完整的處理器。此乃英特爾公司的杰作。在普通家用級(jí)CPU里便是整合了一塊圖形核心，如酷睿系列。
優(yōu)點(diǎn)：核心顯卡的有點(diǎn)與集成顯卡的優(yōu)點(diǎn)基本一致，不過在性能上核心顯卡通常是強(qiáng)于集成顯卡，這也滿足了不少用戶的游戲需求。
缺點(diǎn)：難以勝任大型游戲以及專業(yè)圖形處理工作。
獨(dú)立顯卡：獨(dú)立顯卡是指將顯示芯片、顯存及其相關(guān)電路單獨(dú)做在一塊電路板上，自成一體而作為一塊獨(dú)立的板卡存在，它需占用主板的擴(kuò)展插槽(ISA、PCI、AGP或PCI-E)。
優(yōu)點(diǎn)：獨(dú)安裝有顯存，一般不占用系統(tǒng)內(nèi)存，在技術(shù)上也較集成顯卡和核心顯卡先進(jìn)得多，性能遠(yuǎn)超集成顯卡和核心顯卡，同時(shí)容易進(jìn)行顯卡的硬件升級(jí)，故障也容易更換和維修。
缺點(diǎn)：功耗高，發(fā)熱量大，占據(jù)空間大，性能較強(qiáng)的顯卡價(jià)格昂貴，對(duì)于筆記本來說這幾點(diǎn)是非常影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的(熱量)。
其實(shí)獨(dú)立顯卡也分為兩類，一類是專業(yè)的圖形卡，一類是娛樂用的游戲卡，如同CPU的至強(qiáng)和酷睿一樣，需求不同性能側(cè)重點(diǎn)不同。
獨(dú)立顯卡是多個(gè)部件組合而成協(xié)同工作，更像是一個(gè)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的硬件系統(tǒng)。雖然獨(dú)立顯卡有諸多缺點(diǎn)，但是獨(dú)立顯卡市場依然火熱，究其原因還是因?yàn)楠?dú)立顯卡擁有集成顯卡核心顯卡難以企及的強(qiáng)大性能，在用戶眼中只要擁有強(qiáng)大的性能，其他那些缺點(diǎn)卻是不太在乎。
主板(mainboard)
定義：主板(英語：Motherboard,Mainboard，簡稱Mobo)，又稱主機(jī)板、系統(tǒng)板、邏輯板、母板、底板等，是構(gòu)成復(fù)雜電子系統(tǒng)的中心或者主電路板。
功能：在計(jì)算機(jī)中主板的功能便是將所有的硬件連接到一起構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，協(xié)同并維持各硬件的工作。
主板
簡介：典型的主板能提供一系列接合點(diǎn)，供處理器、顯卡、聲效卡、硬盤、存儲(chǔ)器、對(duì)外設(shè)備等設(shè)備接合。它們通常直接插入有關(guān)插槽，或用線路連接。主板上最重要的構(gòu)成組件是芯片組(Chipset)。而芯片組通常由北橋和南橋組成，也有些以單片機(jī)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)其性能。這些芯片組為主板提供一個(gè)通用平臺(tái)供不同設(shè)備連接，控制不同設(shè)備的溝通。它亦包含對(duì)不同擴(kuò)充插槽的支持，例如處理器、PCI、ISA、AGP，和PCI Express。芯片組亦為主板提供額外功能，例如集成顯核，集成聲效卡(也稱內(nèi)置顯核和內(nèi)置聲卡)。一些高價(jià)主板也集成紅外通訊技術(shù)、藍(lán)牙和802.11(Wi-Fi)等功能。
工作原理：在電路板下面，是4層有致的電路布線;在上面，則為分工明確的各個(gè)部件：插槽、芯片、電阻、電容等。當(dāng)主機(jī)加電時(shí)，電流會(huì)在瞬間通過CPU、南北橋芯片、內(nèi)存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板邊緣的串口、并口、PS/2接口等。隨后，主板會(huì)根據(jù)BIOS(基本輸入輸出系統(tǒng))來識(shí)別硬件，并進(jìn)入操作系統(tǒng)發(fā)揮出支撐系統(tǒng)平臺(tái)工作的功能。
主板結(jié)構(gòu)
1.芯片組：決定主板的功能，是主板性能的關(guān)鍵。
2.擴(kuò)展槽：擴(kuò)展插槽是主板上用于固定擴(kuò)展卡并將其連接到系統(tǒng)總線上的插槽，也叫擴(kuò)展槽、擴(kuò)充插槽。
3.主要接口：硬盤接口(SATA M.2等)，USB接口，PCI-E接口，內(nèi)存接口等接口。
4.主板平面：主板平面就是一塊PCB板，將以上部件集于一個(gè)平面。
好了今天小編的介紹就到這里了，希望對(duì)大家有所幫助！如果你喜歡記得分享給身邊的朋友哦！
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