电脑硬件组成

风木木

计算机硬件系统主要由五部分组成，分别是运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；其中运算器和控制器是处理器，磁盘驱动器是存储器，键盘和鼠标是输入设备，显示器是输出设备。
       主要的硬件：主板，cpu，电源，内存，硬盘，显示器，显卡（也有在主板上集成的），网卡（也有在主板上集成的），次要配件：键盘鼠标，光驱，音箱
1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。目前更正了主板上集成的RAID控制芯片主要有两种：HPT372 RAID控制芯片和Promise RAID控制芯片。

2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

3内存
概念
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。
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

4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。

5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。

6显卡分类
集成显卡
集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体；集成显卡的显示芯片有单独的，但大部分都集成在主板的北桥芯片中；一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存，但其容量较小，集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱，不能对显卡进行硬件升级，但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能。
集成显卡的优点：是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡，所以不用花费额外的资金购买独立显卡。
集成显卡的缺点：性能相对略低，且固化在主板或CPU上，本身无法更换，如果必须换，就只能换主板。
独立显卡
独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E)。
独立显卡的优点：单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能，容易进行显卡的硬件升级。
独立显卡的缺点：系统功耗有所加大，发热量也较大，需额外花费购买显卡的资金，同时（特别是对笔记本电脑）占用更多空间。
由于显卡性能的不同对于显卡要求也不一样，所以现在独立显卡实际分为两类，一类专门为游戏设计的娱乐显卡，一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。当前性能最强用于游戏的独立显卡分别是英伟达的Titan X(新Pascal架构)和AMD的HD7990，而目前用于3D绘图的独立显卡则是英伟达的Q6000。
核芯显卡
核芯显卡是Intel产品新一代图形处理核心，和以往的显卡设计不同，Intel凭借其在处理器制程上的先进工艺以及新的架构设计，将图形核心与处理核心整合在同一块基板上，构成一颗完整的处理器。智能处理器架构这种设计上的整合大大缩减了处理核心、图形核心、内存及内存控制器间的数据周转时间，有效提升处理效能并大幅降低芯片组整体功耗，有助于缩小了核心组件的尺寸，为笔记本、一体机等产品的设计提供了更大选择空间。
需要注意的是，核芯显卡和传统意义上的集成显卡并不相同。笔记本平台采用的图形解决方案主要有“独立”和“集成”两种，前者拥有单独的图形核心和独立的显存，能够满足复杂庞大的图形处理需求，并提供高效的视频编码应用；集成显卡则将图形核心以单独芯片的方式集成在主板上，并且动态共享部分系统内存作为显存使用，因此能够提供简单的图形处理能力，以及较为流畅的编码应用。相对于前两者，核芯显卡则将图形核心整合在处理器当中，进一步加强了图形处理的效率，并把集成显卡中的“处理器+南桥+北桥（图形核心+内存控制+显示输出）”三芯片解决方案精简为“处理器（处理核心+图形核心+内存控制）+主板芯片（显示输出）”的双芯片模式，有效降低了核心组件的整体功耗，更利于延长笔记本的续航时间。
核芯显卡的优点：低功耗是核芯显卡的最主要优势，由于新的精简架构及整合设计，核芯显卡对整体能耗的控制更加优异，高效的处理性能大幅缩短了运算时间，进一步缩减了系统平台的能耗。高性能也是它的主要优势：核芯显卡拥有诸多优势技术，可以带来充足的图形处理能力，相较前一代产品其性能的进步十分明显。核芯显卡可支持DX10/DX11、SM4.0、OpenGL2.0、以及全高清Full HD MPEG2/H.264/VC-1格式解码等技术，即将加入的性能动态调节更可大幅提升核芯显卡的处理能力，令其完全满足于普通用户的需求。
核芯显卡的缺点：配置核芯显卡的CPU通常价格较高，同时其难以胜任大型游戏。

7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。
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。

8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…

9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 、触控荧幕、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。

10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

11电脑显示器
包括CRT、LCD、LED、PDP
显示器连接线:VGA、DVI、HDMI、DP

12内置存储器
硬盘、磁盘阵列控制器

13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（移动硬盘）
互连设备附加
网络互连设备例如路由器、交换机、集线器等
办公硬件类
打印机、扫描仪、投影仪、复印机等