跳轉到內容

計算機硬體

25% developed
來自華夏公益教科書,開放的書籍,開放的世界

注意:- 這本書目前正在合併過程中。一些資料可能位置錯誤或已被合併。 個人電腦 (PC) 可以以桌上型電腦、筆記型電腦、筆記型電腦和其他行動式格式獲得。

它們被用於社會的所有領域。

本模組描述了典型臺式個人電腦的各個部分。

請新增您的貢獻


注意:這些東西應該移到其他頁面嗎?

方法如下:幫助:編輯

計算機硬體

[編輯 | 編輯原始碼]

---

第一類元件

[編輯 | 編輯原始碼]

第一類元件對於計算機的功能至關重要。


CPU(中央處理器)是計算機的“大腦”。

它通常是一個方形的陶瓷封裝,插入主機板,頂部有一個大的散熱器(並且散熱器頂部通常還有一個風扇)。

計算機的所有指令都由 CPU 處理。有許多“CPU 架構”,每種架構都有其自身的特性和權衡。個人計算中使用的主要 CPU 架構是 x86 和 ARM。x86 毫無疑問是此類機器中最受歡迎的處理器(x86 CPU 的主要製造商是 英特爾AMD)。X64 目前正在取代 X86,因為它具有更高的效能。X86 是 32 位,這意味著它一次可以使用的 0 和 1 只有 6 個,而 X64 可以使用 7 個 0 和 1。一些程式僅提供 64 位版本。

其他架構用於工作站、伺服器或嵌入式系統。CPU 包含少量靜態 RAM (SRAM),稱為 快取。一些處理器具有兩級或三級快取,包含高達數兆位元組的記憶體。

雙核

英特爾AMD 製造的一些新處理器是 雙核 的。英特爾對雙核的命名是“奔騰 D”、“酷睿雙核”和“酷睿 2 雙核”,而 AMD 則有“X2”系列和“FX-6x”。

核心是資料被處理並轉換為指向計算機其他部分的命令的地方。擁有兩個核心會增加進入處理器的資料流和離開處理器的命令流,理論上可以將處理能力提高一倍,但這種效能提升僅在多執行緒應用程式和大量多工處理情況下才明顯。

超執行緒

超執行緒 是一種使用一個核心,但同時新增一個虛擬處理器到另一個執行緒的技術。

通常,處理器執行一個任務,然後繼續執行下一個任務。但使用超執行緒技術,處理器會在每個任務之間不斷切換,就像同時執行它們一樣。

有關更多資訊,請參閱維基百科上關於 微處理器 的文章。

大多數現代計算機都有一個“ATX 外形尺寸”機箱,可以在其中安裝與 ATX 相容的電源、主機板和驅動器。

.

在 1980 年代和 1990 年代,幾乎所有機箱都是米色的,即使是蘋果的麥金塔系列也是如此。少數例外是黑色的。直到最近,計算機機箱設計師才意識到,其他顏色和設計有一個有價值的市場。這導致了計算機機箱基本設計的各種修改。現在很容易找到帶有透明視窗和發光燈照亮其內部的機箱。

所有計算機都具有某種 電源。它將電源電壓(交流電 110 或 220 V)轉換為不同的電壓,例如直流電 5 V、12 V 和 3.3 V。計算機內部的幾乎所有元件都需要這些電壓。

電源上會有一堆聯結器,稱為 Molex 聯結器。它們有不同的尺寸,適用於不同的應用,例如主機板(通常是最大的聯結器)、硬碟和光碟機(一堆中等尺寸的聯結器),以及軟碟機(一個相對較小的聯結器,在 2004 年也用於顯示卡)。隨著新標準的推出,聯結器型別已經改變。許多電源現在都配備了用於序列 ATA 硬碟的電源聯結器。它們更小,並且“熱插拔”,這意味著它們可以隨意插拔,而無需擔心資料丟失或電氣問題。

主機板

[編輯 | 編輯原始碼]

主機板(也稱為主機板)是一個大而薄的扁平長方形玻璃纖維板(過去通常為綠色,但現在由於消費者的需求通常為黑色),連線到機箱上。主機板承載著 CPU、RAM、晶片組和擴充套件插槽(PCI、AGP - 用於圖形 -、ISA 等)。

主機板還包含 BIOS(基本輸入輸出系統)和 CMOS 電池(一個紐扣電池,用於保持主機板上的嵌入式 RAM - 通常是 NVRAM - 供電,以使各種設定生效)。

大多數現代主機板都具有板載音效卡和 LAN 控制器,其中一些甚至具有板載顯示卡。這些功能足以滿足標準的辦公工作和系統聲音。但是,插入擴充套件插槽的專用音效卡和顯示卡可以提供更高質量和效能。

    A motherboard includes many components such as CPU, RAM, FIRMWARE, INTERNAL AND EXTERNAL BUSES.

隨機存取儲存器 (RAM) 是微處理器在處理過程中用於儲存資料的記憶體。這種記憶體是易失性的(在斷電時會丟失其內容)。當啟動軟體應用程式時,可執行程式將從硬碟載入到 RAM 中。微處理器將地址提供給 RAM 以從中讀取指令和資料。需要 RAM 是因為硬碟速度太慢,無法與微處理器的速度相匹配。

一些 RAM 型別包括 SDRAM、SRAM、DDR RAM、Rambus RAM、SIMM、DIMM。

[edit | edit source]

PCI Express 卡/插槽

[edit | edit source]

PCI Express 標準旨在取代 AGP 和 PCI 插槽,其中 PCI Express 16x 和 PCI 1x 分別用於大多數實現。當前的 PCI Express 實現允許高達 PCI Express 32x。

更改的原因是,舊的 PCI 卡的資料傳輸速度不夠快,無法跟上現代遊戲、Autocad 和影片編輯軟體的速度。

這樣想,有一個直徑為兩英寸的水龍頭,但排水管只有 一英寸的直徑。水無法快速排放,最終導致水槽溢位。就像 PCI 顯示卡一樣。

AGP 卡

[edit | edit source]

大約 1998 年到 2004 年期間生產的大多數顯示卡都是 AGP(加速圖形埠)卡。它們放置在主機板上的特定插槽中,具有額外的高資料傳輸速率。該介面的目的是將顯示卡遠離 PCI 匯流排,因為 PCI 匯流排開始變得過於受限,無法滿足現代顯示卡的需求。

每個顯示卡都帶有圖形晶片 (GPU) 和非常快的 DDR RAM,用於紋理和 3D 資料。它們的資料匯流排具有 1X、2X、4X 和 8X 速度。匯流排為 32 位,與 PCI 相似。

AGP 插槽略短於 PCI 插槽,通常為棕色。一種類似的插槽稱為 AGP Pro,它更長,並具有額外的電源線以適應現代顯示卡。它並沒有真正地在主流市場上流行起來,顯示卡製造商更喜歡新增額外的電源聯結器以提供所需的電源。

PCI 卡

[edit | edit source]

PCI(外設元件互連)匯流排是個人電腦中最流行的內部互連。它們通常為白色。

規範功能

  • 即插即用配置(透過標準化方法與配置軟體互動)
  • 標準化電氣連線

臺式 PC 中常見的 PCI 實現包括

  • 32 位定址
  • 33 MHz 匯流排時鐘

高階實現還可能包括

  • 64 位定址
  • “熱插拔”(在執行的機器上新增/移除 PCI 裝置的能力)
  • 66 MHz 匯流排時鐘

(所有這些都是 PCI-X 的特徵)

多年來,PCI 規範進行了多次修訂和改進。最近,PCI-X 試圖擴充套件老化的架構以滿足現代伺服器級機器的需求,從而避免了先前修訂中的一些效能瓶頸。新的 PCI Express 規範似乎會在未來幾年內在所有級別的個人電腦中取代 PCI。


ISA 卡

[edit | edit source]

行業標準架構 (ISA) 卡是原始的 PC 擴充套件卡。最初執行在 8 位總線上,從 1984 年開始執行在 16 位總線上。與 PCI 插槽一樣,它們從 1993 年開始支援即插即用(在此之前,必須設定跳線以設定 IRQ 中斷等)。與 PCI 插槽相比,它們相當長,通常為黑色。它們在 1999 年之後製造的大多數計算機中都找不到。

其他可移動介質

[edit | edit source]

快閃記憶體

[edit | edit source]

一些常見的快閃記憶體卡型別包括 CompactFlash、Secure Digital (SD) 和 xD。還有一些其他格式正在逐漸被淘汰,例如 Smartmedia (SM) 和 MultiMediaCard (MMC)。

快閃記憶體比磁性介質速度更快,並且更加堅固。快閃記憶體尚未取代硬碟的主要原因是快閃記憶體每 GB 的成本遠高於硬碟。

USB 快閃記憶體驅動器

[edit | edit source]

並非每個人都清楚地瞭解 USB 快閃記憶體驅動器是什麼,它有什麼用途,以及為什麼它們越來越受歡迎。因此,這裡有一份關於 USB 快閃記憶體驅動器的基本指南。

USB 快閃記憶體驅動器(也稱為 USB 記憶體棒、USB 優盤或 USB 拇指驅動器)於 2000 年首次在商業上推出。IBM 以“DiskOnKey”品牌推出了它們,並將它們作為軟盤的替代品。按照今天的標準,第一批 USB 快閃記憶體驅動器的儲存容量只有 8MB,但即使這樣也比軟盤的儲存容量大 4 倍。

USB 快閃記憶體驅動器的便攜性和將資料儲存在鑰匙鏈或掛繩上並只需將其插入 PC 的 USB 埠即可使用的能力意味著它們迅速變得非常受歡迎。本質上,USB 快閃記憶體驅動器只是一種儲存資料的方式,將資料儲存在輕便、易於攜帶、易於使用且可在所有 PC 和 Mac 平臺上使用的裝置上。

隨著時間的推移,更大的儲存容量變得可用,資料傳輸速度也提高了,以支援更大資訊量的移動。如今,典型的 USB 快閃記憶體驅動器為 2GB 到 4GB,但高達 64GB 的驅動器現在正在進入市場。64GB 快閃記憶體驅動器的儲存容量是 2000 年首次推出的 8MB 版本的 8,000 倍!!

每個 USB 快閃記憶體驅動器內部都有一塊小型印刷電路板(控制器晶片),它連線到快閃記憶體模組(資料儲存在該模組上)。然後,這兩個元件被封裝在一個通常由塑膠、金屬或最近的木材/竹子製成的外殼中。

從快閃記憶體驅動器末端突出的 USB 聯結器只需插入任何 PC 或 Mac,然後就可以訪問 USB 快閃記憶體驅動器上的儲存空間,並且可以將資料儲存到驅動器或從驅動器中取出。USB 快閃記憶體驅動器不需要電池,因為它們從插入的 USB 埠中獲取所需的所有工作電源。

如今,隨身碟在公司中非常受歡迎,因為它們可以在 U 盤的外殼上印上公司的標識或品牌,並在貿易展覽會、健康健身文章、展覽會等場合贈送。隨著入門級 U 盤儲存空間的不斷增大,公司還將銷售手冊和其他營銷資料預先載入到 U 盤的儲存器中。這不僅節省了印刷和運輸成本,而且是分發大量資料和公司資訊的一種非常有效的方式。

收到印有公司標識的品牌 U 盤的人通常會很高興,因為它們具有很高的感知價值,而且可以用來儲存和傳輸他們自己的資料。

第三類元件:外設

[編輯 | 編輯原始碼]

第三類元件是指允許人類與計算機互動的元件。

顯示裝置

[編輯 | 編輯原始碼]

包括計算機顯示器和其他顯示裝置。 CRTLCD 是常見的。LCD 是一種較新的技術,隨著價格變得越來越實惠,逐漸取代了 CRT。除了更輕便之外,LCD 還消耗更少的能量,產生的熱量也更少。

聲音輸出

[編輯 | 編輯原始碼]

包括內部或外部 揚聲器耳機

一種使用者介面裝置,可以實現鍵盤之外的不同控制方式,尤其是在 GUI 中。它是在 Xerox PARC(帕洛阿爾託研究中心)開發的,並被 蘋果 Mac 採用並普及。如今,幾乎所有現代作業系統都能夠使用滑鼠。大多數滑鼠(有時複數為 'mouses' 以避免與齧齒動物混淆)由塑膠製成,可能使用滾球來跟蹤移動,使用 LED 燈或 雷射。如今,您可以獲得無線滑鼠,讓您在無需固定在桌子上就能輕鬆地進行演示。這些滑鼠通常是基於 LED 或雷射跟蹤的。

1964 年,第一個用於圖形使用者介面 (GUI) 的原型計算機滑鼠誕生了,它被稱為“視窗”。道格拉斯·恩格爾巴特 在 1970 年獲得了木質外殼帶兩個金屬滾輪的滑鼠的 專利(計算機滑鼠美國專利號 3,541,541),他在專利申請中將其描述為一種“用於顯示系統的 X-Y 位置指示器”。它被稱為滑鼠是因為它的尾部從末端伸出來,恩格爾巴特在談到他的發明時透露了這一點。他版本的視窗不被認為是可專利化的(當時沒有頒發軟體專利),但道格拉斯·恩格爾巴特擁有超過 45 項其他專利。還有一個 DB-9 聯結器,以前用作舊的序列滑鼠聯結器。

鍵盤 是一種連線到計算機的輸入裝置,用於向計算機輸入指令或資訊。通常,鍵盤大約有 100 個按鍵。

  • 鍵盤在不同語言之間有所不同。大多數英語使用者使用被稱為 QWERTY 佈局的佈局。這指的是最上面一行按鍵的順序。一些外語(例如德語)使用 QWERTZ 佈局,其中 Z 和 Y 被交換了位置。
  • 許多筆記型電腦沒有包括數字鍵盤。(鍵盤上有時有一個功能可以啟用類似數字鍵盤的模式。)
  • 現代鍵盤有時還具有額外的控制,例如音量控制,以及可以程式設計為開啟使用者選擇程式的按鍵。

印表機

[編輯 | 編輯原始碼]

印表機 在紙上留下印記。它可以列印影像和文字。

如今最常見的印表機型別是

  • 雷射印表機:打印出非常清晰的文字,但較便宜的型號只能列印黑白。適用於需要高速列印的辦公室等場所。
  • 彩色噴墨印表機:使用四種顏色墨水(青色、品紅、黃色和黑色)列印照片和其他彩色影像,但打印出來的文字通常不如雷射印表機清晰。

1990 年代初期的普通印表機透過並行埠連線到計算機。要透過並行埠將其連線到計算機,必須將其擰入埠。如今,許多印表機透過 USB 連線。這是因為透過簡單的即插即用系統連線和斷開連線更加容易。它還允許比並行埠更快的傳輸速度。

掃描器

[編輯 | 編輯原始碼]

掃描器 是一種將紙質文件數字化為影像的裝置,這些影像可以由計算機處理。掃描器主要分為兩種型別:

  • 手持式掃描器(使用者手動將小型掃描頭拖過文件),以及
  • 平板掃描器(設計用於容納整張紙,然後由電動掃描頭檢查)。

如果原始文件包含文字,則可以使用 光學字元識別 (OCR) 軟體從掃描的影像中重建文件的文字。

調變解調器

[編輯 | 編輯原始碼]

“調變解調器”的簡稱, 調變解調器 允許計算機透過模擬介質(最常見的是電話線)進行通訊。調變解調器將來自計算機的數字訊號編碼為適合傳輸的模擬訊號(調製),並解碼來自調製模擬訊號的數字資料(解調)。使用調變解調器,兩臺計算機可以透過電話線進行通訊,它們之間傳遞的資料以聲音的形式表示。

調變解調器通常與 撥號上網 服務相關聯。隨著寬頻的普及,它們正在被淘汰。但是,用於連線到寬頻連線的裝置也被稱為調變解調器,特別是 DSL 調變解調器或有線調變解調器。

CDROM(光碟只讀儲存器),也寫作 CD-ROM,是一種光儲存介質,資料只能寫入一次。這與記憶體不同,記憶體可以以極高的速度訪問(即讀寫),但只暫時保留(即使用時或只有在電源接通的情況下)。雖然 CD 和 CD-ROM 的光碟介質和驅動器在原理上是相同的,但資料儲存的組織方式有所不同。定義了兩個新的扇區:模式 1 用於儲存計算機資料,模式 2 用於壓縮的音訊或影片/圖形資料。

CD-ROM 模式 1

[編輯 | 編輯原始碼]

這是用於 CD-ROM 的模式,它只包含資料和應用程式。為了訪問這種 CD 上可能存在的數千個數據檔案,需要精確的定址。

CD-ROM 模式 2

[編輯 | 編輯原始碼]

CD-ROM 模式 2 用於壓縮的音訊/影片資訊,僅使用兩層錯誤檢測和糾正,與 CD-DA 相同。因此,同步和頭位元組後面的所有 2336 位元組資料都是使用者資料。

附錄 A:聯結器和電纜

[編輯 | 編輯原始碼]

個人電腦中存在許多不同型別的聯結器和電纜,本節將介紹各種編輯認為相關的聯結器和電纜。

內部聯結器

[編輯 | 編輯原始碼]

機箱內部使用幾種型別的電纜將元件連線在一起,提供電源和資料路徑。這些包括:

  • 主機板電源聯結器:此聯結器專門用於將電源從電源供應器傳輸到主機板。較舊的計算機使用 AT 電源連線,有兩個並排排列的六針聯結器。ATX 主機板使用一個具有 20 個引腳的聯結器,排列成兩排,每排 10 個引腳。
    • 許多主機板現在還使用補充電源聯結器,例如,一個專門用於 CPU 電源的 4 針插頭。
    • 一些主機板的主聯結器有 20 個以上引腳。額外的引腳以“獨立”聯結器的形式存在,它適合標準 20 針聯結器的末端。根據特定主機板的要求,可以根據需要使用或不使用它。
    • PCI-e 介面可能還需要使用來自電源供應器的其他電源線。
  • 驅動器電源聯結器:硬碟驅動器、光碟驅動器以及越來越多高階顯示卡使用 4 線電源連線,電源供應器可以提供多個這樣的聯結器。軟盤驅動器使用更小的聯結器。
    • 隨著 SATA 介面用於資料傳輸,也引入了一種新的驅動器電源聯結器型別。這種聯結器比之前的電源聯結器更薄。
  • 40 和 80 針 IDE 電纜:這些電纜用於硬碟驅動器和光碟驅動器將資料傳輸到主機板或從主機板傳輸資料。現在有時將這些電纜稱為 PATA(並行 ATA)電纜,以區別於更新的 SATA。
  • SATA(序列 ATA)電纜:這些電纜現在用於大多數硬碟驅動器甚至光碟驅動器,將資料傳輸到主機板或從主機板傳輸資料。它們比 PATA 帶狀電纜薄得多,聯結器也小得多。通常是紅色的。
    • SATA 驅動器通常也需要一種新型的電源聯結器,儘管有些驅動器也可以使用舊的白色“Molex”插頭。如果電源供應器沒有正確的聯結器,可以使用介面卡。
  • 34 針軟盤電纜:這些電纜用於將軟盤驅動器連線到主機板上的軟盤聯結器。

外部聯結器

[編輯 | 編輯原始碼]

如果沒有與外部世界的連線,計算機就只是一個花哨的紙鎮。許多聯結器用於使計算機變得有用。

  • AT 鍵盤聯結器:在較舊的計算機上找到,這種聯結器很大,圓形,有五個引腳。
  • PS/2 聯結器:這種聯結器目前是連線鍵盤和滑鼠最流行的聯結器。請注意,較舊的滑鼠曾經使用序列埠(下面定義),而更新的滑鼠經常使用通用序列匯流排 (USB)。
  • VGA 聯結器:這種聯結器有 3 排,每排 5 個引腳,用於將計算機連線到顯示屏。
  • 並行埠 (DB-25):這種聯結器通常用於與印表機介面,也可以在計算機之間傳輸資料。它已被 USB 大致取代。
  • 序列埠 (DB-9):這種 9 針聯結器用於連線各種裝置,但正在被 USB 取代。過去它曾用於連線滑鼠和在計算機之間傳輸資料。
  • 通用序列匯流排 (USB):這種相對較新的聯結器可以將計算機連線到幾乎任何東西。它已被用於儲存裝置、印表機、聲音、滑鼠、鍵盤、相機甚至網路。USB 2.0 允許高達 480 Mbit/s 的傳輸速度。
  • FireWire (IEEE 1394) 埠:這種高速連線以 400 Mbit/s (1394a) 或 800 Mbit/s (1394b) 執行,可以將多達 63 個外部裝置連線到一個埠。大多數數碼攝像機都有一個 FireWire 埠,用於連線到計算機。
  • RJ-11(電話)聯結器:這是您將在電話和調變解調器上看到的聯結器型別。它沒有用於其他用途。
  • RJ-45 聯結器:這些用於將計算機連線到乙太網網路。這種連線的最大速度現在是 1000 Mbit/s (= 1 Gbit/s)。
  • 音訊聯結器:在一個普通音效卡上可以找到三個這樣的聯結器,用於連線麥克風(通常是粉紅色的)、揚聲器(通常是綠色的)和其他音訊裝置(通常是藍色的)。外部裝置聯結器通常是一個銀色或鍍金的插頭,適合圓孔。

資訊單位

[編輯 | 編輯原始碼]

在計算機世界中,資訊單位是指特定資料儲存系統可以儲存多少資料,也用於衡量其他系統可以儲存多少資料。最典型的兩種單位是位,它存在於兩種狀態,或位元組,相當於八位。位構成了資訊單位的基礎。如果沒有位,就不會有位元組、半位元組或字。

  • 位元組或八位位元組相當於八位。
  • 半位元組是四位,有時也稱為半位元組。
  • 字通常指 16 位,但過去也有人使用過具有許多不同位的字。
華夏公益教科書