电脑硬件都有什么

2017-03-10

什么是电脑硬件

电脑硬件，包括电脑中所有物理的零件，以此来区分它所包括或执行的数据和为硬件提供指令以完成任务的软件。电脑硬件主要包含：机箱，主板，总线，电源，硬盘，存储控制器，界面卡，可携储存装置，内置存储器，输入设备，输出设备, CPU风扇，蜂鸣器等。

电脑硬件-主板

简介

主板上承载着CPU(即中央处理器)、内存(随机存取存储器)和为扩展卡提供的插槽 (可是CPU和内存并不是集成在主板上，不是主板的附件，本身也属于电脑硬件) 主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard);它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为4-6层矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有南北桥芯片(有的南北桥整合在一起)BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

主要芯片

BIOS(Basic Input/Output System，基本输入输出系统)全称是ROM-BIOS，是只读存储器基本输入/输出系统的简写，它实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽，通俗地说，BIOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口(虽然它本身也只是一个程序)，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。

北桥芯片：北桥芯片(North Bridge)是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥(Host Bridge)。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。

南桥芯片：南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组的重要组成部分，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，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片有时候没有覆盖散热片。

RAID控制芯片：相当于一块RAID卡的作用，可支持多个硬盘组成各种RAID模式。目前主板上集成的RAID控制芯片主要有两种：HPT372 RAID控制芯片和Promise RAID控制芯片。

电脑硬件-电源

电源是为电脑提供动力的源头，它有：主板接口：20+4pin， CPU接口(4+4pin)：1个，显卡接口(6+2Pin)：2个，硬盘接口(SATA)：4个，供电接口(大4pin)：3个，分别为电脑中相应的硬件供电。

电脑硬件-内存

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，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的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。

概念

分类

只读存储器(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)就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM。其物理外形一般是双列直插式(DIP)的集成块。

随机存储器(RAM)

随机存储器(Random Access Memory)表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。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电脑的内存，内存条(SIMM)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。市场上常见的内存条有1G/条，2G/条，4G/条等。

高速缓冲存储器(Cache)

Cache也是我们经常遇到的概念，也就是平常看到的一级缓存(L1 Cache)、二级缓存(L2 Cache)、三级缓存(L3 Cache)这些数据，它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。

物理存储器和地址空间

物理存储器和存储地址空间是两个不同的概念。但是由于这两者有十分密切的关系，而且两者都用B、KB、MB、GB来度量其容量大小，因此容易产生认识上的混淆。初学者弄清这两个不同的概念，有助于进一步认识内存储器和用好内存储器。

物理存储器是指实际存在的具体存储器芯片。如主板上装插的内存条和装载有系统的BIOS的ROM芯片，显示卡上的显示RAM芯片和装载显示BIOS的ROM芯片，以及各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片都是物理存储器。

存储地址空间是指对存储器编码(编码地址)的范围。所谓编码就是对每一个物理存储单元(一个字节)分配一个号码，通常叫作“编址”。分配一个号码给一个存储单元的目的是为了便于找到它，完成数据的读写，这就是所谓的“寻址”(所以，有人也把地址空间称为寻址空间)。

地址空间的大小和物理存储器的大小并不一定相等。举个例子来说明这个问题：某层楼共有17个房间，其编号为801～817。这17个房间是物理的，而其地址空间采用了三位编码，其范围是800～899共100个地址，可见地址空间是大于实际房间数量的。

对于386以上档次的微机，其地址总线为32位，因此地址空间可达2的32次方，即4GB。(虽然如此，但是我们一般使用的一些操作系统例如windows xp、却最多只能识别或者使用3.25G的内存，64位的操作系统能识别并使用4G和4G以上的的内存，

好了，可以解释为什么会产生诸如：常规内存、保留内存、上位内存、高端内存、扩充内存和扩展内存等不同内存类型。

常用内存

EDORAM、 FPRAM、 SDRAM、 DDR、 DDR2、 DDR3、DDR4、 Rambus、DDR5

电脑硬件-硬盘

简介

硬盘(英文名：Hard Disk Drive 简称HDD 全名温彻斯特式硬盘)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。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。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。

硬盘种类

硬盘分为固态硬盘(SSD)和机械硬盘(HDD);SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，下面主要介绍HDD。

物理结构

磁头

磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads)，即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作)，读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/英寸2，而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads)也逐渐普及。

磁道

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。

扇区

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。

柱面

硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘单面上的磁道数是相等的。无论是双盘面还是单盘面，由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区)，只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

电脑硬件-显卡

简介

显卡全称显示接口卡(Video card，Graphics card)，又称为显示适配器(Video adapter)，显示器配置卡简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。民用显卡图形芯片供应商主要包括AMD(超威半导体)和Nvidia(英伟达)2家。

基本结构

显示芯片

显示芯片简称GPU，全称Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。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。GPU所采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。GPU主要由nVIDIA与AMD两家厂商生产。

显存

显存是显示内存的简称。其主要功能就是暂时储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的，容量也不大。市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存，现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存。

显卡BIOS

与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS 内的一段控制程序，将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS 是固化在ROM 中的，不可以修改，而多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。

电脑硬件-总线

总线的分类

总线是构成计算机系统的其他高速功能部件，如存储器、通道等互相连接的总线。

一个单处理器系统中的总线，大致分为三类：

(1)内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。

(2)系统总线：CPU同计算

(3)I/O总线：中、低速I/O计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。

设备之间互相连接的总线。

1.总线的特性

物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线的根数，总线的插头、插座的形状，引脚线的排列方式等。

功能特性：描述总线中每一根线的功能。

电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。送入CPU的信号叫输入信号(IN)，从CPU发出的信号叫输出信号(OUT)。

时间特性：定义了每根线在什么时间有效。规定了总线上各信号有效的时序关系，CPU才能正确无误地使用。

2.总线的标准化

相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功能部件在实现方法上几乎没有相同的，但各厂家生产的相同功能部件却可以互换使用，其原因在于它们都遵守了相同的系统总线的要求，这就是系统总线的标准化问题。

总线的连接方式

1.单总线结构

在许多单处理器的计算机中，使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备，叫做单总线结构。CAI演示如图所示点击演示

此时要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时能迅速获得总线控制权;而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。

(1)取指令：当CPU取一条指令时，首先把程序计数器PC中的地址同控制信息一起送至总线上。在“取指令”情况下的地址是主存地址，此时该地址所指定的主存单元的内容一定是一条指令，而且将被传送给CPU。

(2)传送数据：取出指令之后，CPU将检查操作码。操作码规定了对数据要执行什么操作，以及数据是流进CPU还是流出CPU。

(3)I/O操作：如果该指令地址字段对应的是外围设备地址，则外围设备译码器予以响应，从而在CPU和与该地址相对应的外围设备之间发生数据传送，而数据传送的方向由指令操作码决定。

(4)DMA操作: 某些外围设备也可以指定地址。如果一个由外围设备指定的地址对应于一个主存单元，则主存予以响应，于是在主存和外设间将进行直接存储器传送(DMA)。

(5)单总线结构容易扩展成多CPU系统：这只要在系统总线上挂接多个CPU即可。

2.双总线结构

这种结构保持了单总线系统简单、易于扩充的优点，但又在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线与存储器交换信息，并减轻了系统总线的负担，同时主存仍可通过系统总线与外设之间实现DMA操作，而不必经过CPU。当然这种双总线系统以增加硬件为代价。

总线的内部结构

早期总线的内部结构

它实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与I/O设备适配器的通道。这种简单的总线一般由50—100条线组成，这些线按其功能可分为三类：地址线、数据线和控制线。

简单总线结构的不足之处在于：

第一 CPU是总线上的唯一主控者。

第二总线信号是CPU引脚信号的延伸，故总线结构紧密与CPU相关，通用性较差。

当代流行的总线内部结构它是一些标准总线，追求与结构、CPU、技术无关的开发标准，并满足包括多个CPU在内的主控者环境需求。

在当代总线结构中，CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连。系统中允许有多个这样的处理器模块。而总线控制器完成几个总线请求者之间的协调与仲裁。

整个总线分成如下四部分：

1.数据传送总线：由地址线、数据线、控制线组成。

2.仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线。

3.中断和同步总线：用于处理带优先级的中断操作，包括中断请求线和中断认可线。

4.公用线;包括时钟信号线、电源线、地线、系统复位线以及加电或断电的时序信号线等。

电脑硬件-界面卡

声卡、显卡、调制解调器界面卡、网络界面卡、电视卡、视频采集卡等…

电脑硬件-输入设备

键盘、鼠标、触控板、轨迹球、数码化输入板及输入笔/指向器、触控莹幕、游戏控制器、游戏控制杆、麦克风、扫描器、条码阅读机、网络摄影机、数码相机、手机、以及大量的USB外界产品。

电脑硬件-输出设备

打印机、点阵式打印机、喷墨打印机、激光打印机、扬声器、显示器

电脑硬件-电脑显示器

包括CRT、LCD、LED、PDP

电脑硬件-内置存储器

硬盘、磁盘阵列控制器

电脑硬件-可携储存装置

CD 、CD-ROM、CD-RW、 CD-R 、DVD 、DVD/CD-RW、 Combo 、DVD-ROM、DVD-RW、DVD-R、DVD-RAMDVD+RW、DVD+R、软碟、磁带机、外置式硬盘、快闪存储器、拇指碟、记忆卡、SD、CF、 MMC SM 、SSD

互连设备附加

网络互连设备例如路由器、交换机、集线器等也可称之为硬件

办公硬件类

如：打印机、扫描仪、投影仪、复印机等可称之为计算机扩展硬件