計算機硬件基本知識你知多少？
計算機硬件基本知識你知多少？
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算機。計算機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習首先我們要有一個基礎的了解，下面小編就給大家說一下啦!
一、計算機歷史
定義：計算機(computer)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。
發(fā)展：1946年,世界上第一臺計算機ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)在美國賓州大學誕生。這臺計算機主要是用于彈道計算。這臺計算機使用了 17468只電子管，占地170平方米,重達30噸，耗電174千瓦 ，耗資40多萬美元。撇開高昂造價不談，這臺計算機重達30噸，和現(xiàn)在的一些輕薄筆記本相比讓人難以置信計算機的發(fā)展速度。
世界第一臺計算機
二、計算機硬件系統(tǒng)圖示
計算機系統(tǒng)
內部設備
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，是一臺計算機的運算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。
功能：解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。
intelcpu
從計算機被發(fā)明之初，人們判定計算機的計算速度的最重要的指標便是中央處理器(CPU)的運算速度，中央處理器(CPU)就像是計算機的心臟，牽動著計算機的每一個部分。
主頻：主頻是CPU的時鐘頻率(CPU Clock Speed)，是CPU運 算時的工作的頻率(1秒內發(fā)生的同步脈沖數)的簡稱。單位是Hz。一般說來，主頻越高，CPU的速度越快，由于內部結構不同，并非所有的時鐘頻率相同的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)交換數據、指令的工作時鐘頻率。
倍頻：倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數。
三者關系是：主頻=外頻x倍頻
緩存(cache)：高速交換的存儲器。CPU緩存分為一級 ，二級，三級緩存，即L1，L2，L3。
內存總線速度(Memory-Bus Speed): 一般等同于CPU的外頻 ，指CPU與二級(L2)高速緩存和內存之間的通信速度。
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。其內容為：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
隨著時間的推移，集成技術越來越先進，英特爾公司現(xiàn)在已經推出了14nm工藝CPU，目前及家用級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已經逐漸偏離摩爾定律，想要大幅度提升CPU性能已經非常困難了。
其實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系，想要大幅度提升就得有突破性的技術革新。
另一方面英特爾的競爭對手”AMD”公司前些年不怎么給力，產品與英特爾公司的產品有著不小的差距，所以英特爾公司并沒有來自競爭對手的壓力所以新產品并沒有多么顯著的提升。
值得一提的是最近AMD公司推出的新產品實力和英特爾的同期同層級產品分庭抗禮，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校單位使用的個人電腦CPU大多都是酷睿(Core)系列的，如常見的：I3 I5 I7。而企業(yè)公司使用的服務器上的CPU是英特爾至強(Xeon)系列的CPU，如E3 E5 E7。看到這里大家都是覺得“都是CPU哪個快就用哪個，還分這么多真麻煩”，其實用途不同CPU的類型不同這樣是為了提高效率。舉個例子，家用電腦一般是用于辦公，娛樂或者工作，處理這些內容通常需要的是CPU的頻率快，其中特別是打游戲更是需要CPU的運行頻率快，而服務器因為多個用戶訪問的原因通常需要的是同時處理多個任務的能力，所以服務器CPU就需要更多的核心用來同時處理多個任務以達到提升效率的目的。
主存儲器(Memory)
定義：內存儲器是計算機中重要的部件之一，它是與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程序的運行都是在內存儲器中進行的，因此內存儲器的性能對計算機的影響非常大。
功能：內存儲器(Memory)也被稱為內存，其作用是用于暫時存放CPU中的運算數據，以及與硬盤等外部存儲器交換的數據。
容量：即該內存的存儲容量，單位：KB MB GB
內存帶寬:內存帶寬是指內存與北橋芯片之間的數據傳輸率，單通道內存節(jié)制器一般都是64-bit的(雙通道內存帶寬為128-bit)，8個二進制位相當于1個字節(jié)，換算成字節(jié)是64/8=8，再乘以內存的運行頻 率，如果是DDR內存就要再乘2
雙通道內存：雙通道，就是在北橋芯片級里設計兩個內存控制器，這兩個內存控制器可相互獨立工作，每個控制器控制一個內存通道。在這兩個內存通CPU可分別尋址、讀取數據，從而使內存的帶寬增加一倍，數據存取速度在理論上也是提升一倍。
帶寬計算： 內存帶寬=內存總線頻率×數據總線位數/8
示例：DDR2 667,運行頻率為333MHz帶寬為333×2×64/8=5400MB/s=5.4GB/s
DDR2 800,運行頻率為400MHz，帶寬為 400×2×64/8=6400MB/s=6.4GB/s
內存發(fā)展史：
1. SIMM 內存 1988年前
2. EDO DRAM內存 1991-1995年
3. SDRAM 內存 1995以后
4. Rambus DRAM內存 1998
5. DDR內存 DDR內存便是我們熟知的內存了
6. DDR2
7. DDR3
8. DDR4 如今
外部設備
外部存儲器
定義：外儲存器是指除計算機內存及CPU緩存以外的儲存器，此類儲存器一般斷電后仍然能保存數據(與內存斷電數據就丟失不同)。
常見的外存儲器
軟盤：軟磁盤使用柔軟的聚酯材料制成原型底片，在兩個表面涂有磁性材料。常用軟盤直徑為3.5英寸，存儲容量為1.44MB.軟盤通過軟盤驅動器來讀取數據。
U盤：U盤也被稱為“閃盤”，可以通過計算機的USB口存儲數據。與軟盤相比，由于U盤的體積小、存儲量大及攜帶方便等諸多優(yōu)點，U盤已經取代軟盤的地位。
硬盤：硬磁盤是由涂有磁性材料額鋁合金原盤組成的，每個硬盤都由若干個磁性圓盤組成。
磁帶存儲器：磁帶也被稱為順序存取存儲器SAM。它存儲容量很大，但查找速度很慢，一般僅用作數據后備存儲。計算機系統(tǒng)使用的磁帶機有3中類型：盤式磁帶機、數據流磁帶機及螺旋掃描磁帶機。
光盤存儲器：光盤指的是利用光學方式進行信息存儲的圓盤。它應用了光存儲技術，即使用激光在某種介質上寫入信息，然后再利用激光讀出信息。光盤存儲器可分為:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。
硬盤的基本參數
容量：容量是硬盤最主要的參數，容量的大小決定硬盤中存儲數據的多少，單位有MB、GB、TB 、PB等。
轉速：轉速是指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數，單位為rpm，轉速越快存儲(讀取)數據的速度就越快。常見的硬盤有5400轉和7200轉的，服務器上的硬盤轉速能達到15000轉。
傳輸速率：傳輸速率(Data Transfer Rate) 。硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度。
緩存：硬盤緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級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技術規(guī)范
SCSI接口：應用于小型機上的高速數據傳輸技術
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)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。
和傳統(tǒng)機械硬盤的區(qū)別
優(yōu)點
外形：SATA接口的固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)2.5英寸機械硬盤外觀是基本一致的。
速度：固態(tài)硬盤的讀寫速度遠超過傳統(tǒng)機械硬盤。
重量：固態(tài)硬盤因為沒有機械硬盤中厚重的金屬部件和碟片所以質量輕。
能耗：機械硬盤是電機帶動碟片運行的，固態(tài)硬盤運行的能耗是要低于機械硬盤很多的。
體積：SATA接口的固態(tài)硬盤體積和機械硬盤基本相同，但是其他接口如mSATA、NGFF(M.2)、PCIE等的固態(tài)硬盤體積就比機械硬盤小很多了。
噪音：固態(tài)硬盤因為不需要碟片旋轉，運行時只是內部通過電流，所以運行過程中沒有任何噪音。
抗震：傳統(tǒng)固態(tài)硬盤因為內部有機械運動，磁頭和碟片的距離非常近，震動對機械硬盤的損傷非常大，而固態(tài)硬盤工作過程中沒有機械運動所以即使處在不穩(wěn)定的環(huán)境中也能正常工作。
缺點
容量：固態(tài)硬盤容量普遍比較小
價格：固態(tài)硬盤價格要貴于機械硬盤不少。
壽命：固態(tài)硬盤閃存具有擦寫次數限制的問題，這也是許多人詬病其壽命短的所在。其實在普通家用計算機上工作的固態(tài)硬盤其壽命一般都會比該臺計算機更長，或者在壽命用完之前被新的產品換掉，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。
數據無法恢復：固態(tài)硬盤一旦損壞的話里面的數據將無法恢復，機械硬盤就算壞了數據也在碟片上，還能救回不少數據，而固態(tài)硬盤沒有碟片，所以壞了數據就沒了。
輸入設備
定義：向計算機輸入數據和信息的設備。
概念：是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁，說白了就是人類向計算機發(fā)送命令傳輸信息的設備，是人類控制計算機的工具。
現(xiàn)在的計算機能夠接收各種各樣的數據，既可以是數值型的數據，也可以是各種非數值型的數據，如圖形、圖像、聲音等都可以通過不同類型的輸入設備輸入到計算機中，進行存儲、處理和輸出。
常見的輸入設備
字符輸入設備：鍵盤;
光學閱讀設備：光學標記閱讀機，光學字符閱讀機;
圖形輸入設備：鼠標器、操縱桿、光筆;
圖像輸入設備：攝像機、掃描儀、傳真機;
模擬輸入設備：語言模數轉換識別系統(tǒng)
輸出設備
定義：輸出設備(Output Device)是計算機硬件系統(tǒng)的終端設備，用于接收計算機數據的輸出顯示、打印、聲音、控制外圍設備操作等。也是把各種計算結果數據或信息以數字、字符、圖像、聲音等形式表現(xiàn)出來。
常見的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語音輸出系統(tǒng)、磁記錄設備等。
輸出設備和輸入設備是對應的設備，用戶使用輸入設備給計算機發(fā)送指令之后便需要有輸出設備來把執(zhí)行結果展現(xiàn)給用戶，所以輸出設備同樣是計算機硬件系統(tǒng)中必不可少的部分。
補充
其實在現(xiàn)在的生活中有一個非常重要的硬件在計算機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，顯卡是計算機最基本最重要的配件之一。
功能：顯卡作為電腦主機里的一個重要組成部分，是電腦進行數模信號轉換的設備，承擔輸出顯示圖形的任務。
基本參數
1.顯示芯片(芯片廠商、芯片型號、制造工藝、核心代號、核心頻率、SP單元、渲染管線、版本級別)
2.顯卡內存(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、顯存時鐘周期、顯存封裝)
3.技術支持(像素填充率、頂點著色引擎、3D API、RAMDAC頻率)
4.顯卡PCB板(PCB層數、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)點是：功耗低，占用空間小，發(fā)熱低。
缺點是：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CPU里便是整合了一塊圖形核心，如酷睿系列。
優(yōu)點：核心顯卡的有點與集成顯卡的優(yōu)點基本一致，不過在性能上核心顯卡通常是強于集成顯卡，這也滿足了不少用戶的游戲需求。
缺點：難以勝任大型游戲以及專業(yè)圖形處理工作。
獨立顯卡：獨立顯卡是指將顯示芯片、顯存及其相關電路單獨做在一塊電路板上，自成一體而作為一塊獨立的板卡存在，它需占用主板的擴展插槽(ISA、PCI、AGP或PCI-E)。
優(yōu)點：獨安裝有顯存，一般不占用系統(tǒng)內存，在技術上也較集成顯卡和核心顯卡先進得多，性能遠超集成顯卡和核心顯卡，同時容易進行顯卡的硬件升級，故障也容易更換和維修。
缺點：功耗高，發(fā)熱量大，占據空間大，性能較強的顯卡價格昂貴，對于筆記本來說這幾點是非常影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性的(熱量)。
其實獨立顯卡也分為兩類，一類是專業(yè)的圖形卡，一類是娛樂用的游戲卡，如同CPU的至強和酷睿一樣，需求不同性能側重點不同。
獨立顯卡是多個部件組合而成協(xié)同工作，更像是一個將數字信號轉換為模擬信號的硬件系統(tǒng)。雖然獨立顯卡有諸多缺點，但是獨立顯卡市場依然火熱，究其原因還是因為獨立顯卡擁有集成顯卡核心顯卡難以企及的強大性能，在用戶眼中只要擁有強大的性能，其他那些缺點卻是不太在乎。
主板(mainboard)
定義：主板(英語：Motherboard,Mainboard，簡稱Mobo)，又稱主機板、系統(tǒng)板、邏輯板、母板、底板等，是構成復雜電子系統(tǒng)的中心或者主電路板。
功能：在計算機中主板的功能便是將所有的硬件連接到一起構成計算機硬件系統(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，供處理器、顯卡、聲效卡、硬盤、存儲器、對外設備等設備接合。它們通常直接插入有關插槽，或用線路連接。主板上最重要的構成組件是芯片組(Chipset)。而芯片組通常由北橋和南橋組成，也有些以單片機設計，增強其性能。這些芯片組為主板提供一個通用平臺供不同設備連接，控制不同設備的溝通。它亦包含對不同擴充插槽的支持，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(也稱內置顯核和內置聲卡)。一些高價主板也集成紅外通訊技術、藍牙和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部件：插槽、芯片、電阻、電容等。當主機加電時，電流會在瞬間通過CPU、南北橋芯片、內存插槽、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，主板會根據BIOS(基本輸入輸出系統(tǒng))來識別硬件，并進入操作系統(tǒng)發(fā)揮出支撐系統(tǒng)平臺工作的功能。
主板結構
1.芯片組：決定主板的功能，是主板性能的關鍵。
2.擴展槽：擴展插槽是主板上用于固定擴展卡并將其連接到系統(tǒng)總線上的插槽，也叫擴展槽、擴充插槽。
3.主要接口：硬盤接口(SATA M.2等)，USB接口，PCI-E接口，內存接口等接口。
4.主板平面：主板平面就是一塊PCB板，將以上部件集于一個平面。
好了今天小編的介紹就到這里了，希望對大家有所幫助！如果你喜歡記得分享給身邊的朋友哦！
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