1.2　多核电脑的硬件构成

电脑硬件由运算器、控制器、存储器、输入系统和输出系统五大部分构成。从外观上看，硬件由主机、显示器、键盘、鼠标和音箱等构成。

1.2.1　认识多核主机内部设备

一般把硬件系统的运算器、控制器和存储器统称为主机，其他各种类型的输入/输出设备称为外设。主机是电脑的中心，由许多部件组成，如主板、CPU、内存、显卡、硬盘、光驱、电源等。机箱的内部结构如图1-8所示。

1.主板

主板（Main board）是一块由大规模集成电路组成的多层印制电路板（PCB），是主机中最大的一块板卡，它是电脑的核心部件，为CPU、内存、显卡、硬盘及外部设备提供接口及插座，同时协调各部件稳定地工作。主板上最多的就是各种芯片组以及各个设备的接口插槽，它们是主板的重要组成部分，其作用就是向其他设备提供接口。

图1-9所示为当前支持Intel处理器的华硕主板。

主板主要由以下部件构成：

（1）主板芯片

电脑的各种功能都要通过主板上相应芯片的支持才能实现，主板的芯片主要有主芯片组、BIOS芯片、CMOS芯片及其他功能控制芯片。

①主芯片组

主板上有两块较大的芯片，这两块芯片一般被称为主芯片组。芯片组的类型决定了主板所支持CPU的类型。

主板上的芯片组分为北桥芯片和南桥芯片，一般离CPU较近，通常带有散热片的称为北桥芯片，如图1-10所示。靠近PCI扩展槽的另一个芯片称为南桥芯片。北桥芯片主要负责控制CPU、内存和显卡这些高速设备，而南桥芯片则负责控制输入/输出等相对低速的外围设备。

由于北桥芯片是影响电脑的核心部分，对主板性能的影响举足轻重，因此是决定主板性能的主要部分。通常用北桥芯片的型号来区分主板的种类，如“P45主板”就是指采用Intel P45芯片组作为北桥芯片的主板。图1-11所示为Intel ICH10南桥芯片和Intel P45北桥芯片。

②BIOS和CMOS芯片

BIOS（Basic Input-Output System）即基本输入/输出系统，它是一种程序，被做成集成电路芯片固化在主板上，负责电脑启动过程的初始化和设备的管理工作，能够识别硬件，设置引导的设备等。现在的BIOS大部分采用EEPROM存储器，也称为Flash ROM闪速存储器。图1-12所示即为BIOS芯片。

CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体），是主板上一块可读/写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置参数和在BIOS中设置的各种参数，它的特点是可读可写，掉电时信息会丢失。为了避免断电后数据丢失，主板上的电池主要用来为CMOS供电。图1-13所示为主板CMOS电池。

③网络芯片

现在很多主板内建了1000MB/s的网络芯片，这为用户方便地连接局域网、以太网提供了方便，如图1-14所示。

④音效芯片

目前市场上的主板大都集成有声卡，集成声卡一般分“软”声卡和“硬”声卡，“软”声卡通常被称为AC′97（Audio Codec′97）声卡，是一种音频电路系统标准，如图1-15所示。“软”声卡的音效芯片只负责处理基本的数/模转换，将声音处理的大部分运算交给CPU处理，也就是说“软”声卡要占用CPU资源，而“硬”声卡音效芯片集成在主板上，不占用CPU资源。

（2）主板上的插槽

①CPU插槽

CPU的插槽是主板连接CPU的装置，CPU插槽的类型决定了这块主板能够使用的CPU类型。根据CPU针脚不同，主板的CPU插槽有很多种，目前主流Intel酷睿i3双核四线程CPU的插槽类型为LGA1150，如图1-16所示。AMD系列主流CPU接口主要为Socket FM2、FM2+、AM3+，如图1-17所示。

②电源插座

电源插座是为电脑主板供电的接口，目前主流的电源为ATX电源，ATX是双列直插的24孔的长方形插座，如图1-18所示。

（3）内存插槽

内存上一般都有2～4个内存插槽，按其使用的内存类型，分为DDR插槽、DDR2插槽和DDR3插槽。当前主流的主板都支持DDR2内存和DDR3内存。图1-19所示为主板DDR3内存插槽。

（4）总线扩展槽

主板上占用最多空间的是总线扩展槽，总线扩展槽主要用来安装显卡、声卡等扩展卡，其主要类型为PCI和PCI-Express插槽，现在主流电脑显卡插槽普遍采用PCI-Express插槽。

①PCI插槽

PCI（Peripheral Component Interconnect，外部设备互联总线）插槽为并排的白色插槽，主要用来安装声卡、网卡、视频采集卡等设备，其最大传输速率可达133MB/s，支持PnP（即插即用）功能。图1-20所示即为PCI插槽。

②PCI-Express插槽

PCI-Express是一种串行总线，是目前传输速率最快的总线接口，采用点对点串行连接技术方式实现数据传输的高速化。PCI-Express接口包括×1、×4、×8和×16，PCI-Express最高能够提供8GB/s的带宽，是AGP8×的4倍。图1-21所示为PCI-Express接口。

（5）IDE（Integrated Drive Electronics，集成驱动电子）接口

IDE接口主要用来连接硬盘、光驱或刻录机，一般可分为IDE1和IDE2。一般情况下，IDE1接口接硬盘，IDE2接口接光驱，IDE接口为双排40针插座，如图1-22所示。

（6）SATA（串行ATA接口）

SATA采用点对点的传输方式，相对IDE接口具有较高的传输速率，SATA3.0传输速率可以达到600MB/s。SATA接口采用7针数据电缆，如图1-23所示。

主板的外设接口主要用来连接外部输入/输出设备，如键盘、鼠标、显示器、U盘、打印机等，如图1-24所示。

主板I/O接口主要有以下几种接口：

①PS/2接口

主板上一般有两个PS/2接口，一般紫色接口连接键盘，绿色连接鼠标，这两个接口一样，但不能互换。

②USB接口

USB接口即通用串行总线接口，现代主板一般提供4～8个USB接口，主板的USB接口可分为USB2.0和USB3.0两种。USB3.0的接口一般呈蓝色。USB2.0的最大传输带宽为480Mbit/s（即60MB/s），而USB3.0的最大传输带宽高达5.0Gbit/s（500MB/s）。

③网卡接口

主板上通常都集成RJ-45网卡接口，能够提供100MB/s至1000MB/s的传输速率。

④音频接口居左

很多主板上都集成有声卡，甚至是集成多声道的声卡，主板集成声卡已经成为标配。

2.CPU

CPU即中央处理器（Central Processing Unit），是电脑的核心硬件，它的性能基本上反映了电脑的数据处理能力，所以CPU的型号在很大程度上决定了整个电脑系统的性能和档次，通常所说的多核电脑就是具有双核心以上的CPU。图1-25所示为AMD八核CPU的背面和正面。

（1）内核

CPU从外形上看形似矩形，中间凸起的一片为CPU内核，CPU的内核集成有数以亿计的晶体管。

（2）基板

基板是承载CPU内核所用的材料，它负责与外界的连接。CPU基板把CPU内部数据传输到针脚上，基板的背面为CPU针脚，CPU针脚数决定着主板的型号。

（3）填充物

由于CPU核心工作强度大，散热量较大，核心温度可以达到上百摄氏度，在CPU内核与基板之间添加了一个金属盖，目的是增加散热面积及最大限度地保护核心安全。

（4）散热器

一般为了散热安全，在CPU上加装散热器，散热器通常由一个合金散热片和一个散热风扇组成，盒装CPU都会自带原装散热器。

（5）厂商

目前主要是Intel公司和AMD公司具有生产CPU的能力，如Intel公司的Core系列CPU和AMD公司的Athlon系列CPU。

3.内存

内存（Memory）是内存器的简称，内存当中存储的是电脑当前正在运行的指令或数据，电脑工作时会将需要的指令或数据从外存储器调入内存，然后由CPU与内存交换数据进行数据处理，并将处理结果送入外存储器，内存的传输速率及容量直接影响到整个电脑的性能。内存当中的数据断电后会丢失，内存的接口类型决定主板型号。图1-26所示为DDR3内存条。

内存的主要结构为：

（1）印制电路板（PCB）

PCB印制电路板是内存构成的基础，采用多层设计，常见的有4层和6层，理论上6层PCB板比4层PCB板性能要稳定，一般用于服务器的内存多采用6层PCB板。

（2）金手指

金手指是内存与主板插槽接触的部分，数据就是通过金手指进行传输的。

（3）内存芯片

内存芯片是内存的核心，内存的性能、速度和容量都是由内存芯片决定的。

当前内存类型主要以DDR SDRAM内存为主，它们分别是第一代的DDR SDRAM内存、第二代的DDR 2 SDRAM内存和第三代的DDR 3 SDRAM内存。

4.主机电源

一般电脑电源从规格上可以分为AT电源、ATX电源和Micro ATX电源三类。

（1）AT电源

一般功率为150～220W，共用四路输出（±5V和±12V），另外向主板提供一个P.G.信号。输出线为两个6芯插座和多个4芯插头，两个6芯插座给主板供电。AT电源现已被淘汰，图1-27所示为AT电源。

（2）ATX电源

与AT电源相比，ATX在尺寸上的变化不大，但在内部结构方面做了较大调整，ATX可提供250～600W的电源功率。图1-28所示为ATX电源。

（3）Micro ATX电源

Micro ATX电源是为了降低成本对ATX电源进行改进后得到的一种新标准的电源，它最显著的变化就是体积减小、功率降低，适用于迷你小机箱，如图1-29所示。

5.显卡

显卡又称为视频显示适配器，是电脑处理和传输图像信号的输出设备，CPU进行数字信号处理，而显卡则承担将图像处理、加工及转换为模拟信号的工作，并通过数据线为显示器提供显示信号。图1-30和图1-31所示为显卡的正面结构和背面结构。

显卡的基本结构为：

（1）显示芯片

显示芯片是显卡的核心，它的性能在很大程度上决定了显卡的性能，主要负责图形数据的处理，如图1-32所示。3D显示芯片将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内部，从而减轻了CPU处理图形数据的负担。

（2）显存

显存是在CPU和图形芯片的数据交换过程中用来存储要处理的图形的数据信息，如图1-33所示。如果说显卡的性能主要由显示芯片决定，那么显存的性能将直接决定显示芯片能够发挥出多大的性能。

（3）显卡BIOS芯片

显卡BIOS芯片中主要存储着显示芯片和驱动之间的控制程序，另外还有显卡型号、规格等产品标识，现在的显卡BIOS芯片都可采用专用程序进行升级，如图1-34所示。

（4）显卡接口

所有图像信息经过显卡处理后最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是显卡与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。现在显卡的接口主要有VGA接口和DVI接口两种。

由于CRT显示器只能接收模拟信号的输入，VGA接口就是显卡输出模拟信号的接口。GA（Video Graphics Array）接口也称为D-Sub接口，它是一种D型接口，有15个针孔，是当前应用最为广泛的接口类型，如图1-35所示。

DVI接口是新一代的专用于液晶显示器的数字接口，由于DVI传输的是数字信号，数字图像信息无须经过转换，直接被传送到液晶显示器上，显示效果更纯净、更逼真。DVI接口主要分为DVI-D接口和DVI-I接口，如图1-36和图1-37所示。

（5）总线接口

总线接口是指显示卡和主板连接时采用的接口形式，早期的显卡采用AGP总线接口，目前PCI-Express总线接口取代了AGP接口，PCI-Express×16接口最高可以提供8GB/s的带宽，是当前主流显卡总线接口方式，如图1-38所示。

（6）S-Video

S-Video（Separate Video）也称为S端子，主要用于视频的输入和输出。例如，用户想在电视机的大屏幕上欣赏电脑上的电影，就需要通过该端口来连接，如图1-39所示。

6.硬盘

硬盘是电脑中最重要的外部存储设备，是电脑的重要组成部分，包括操作系统在内的各种软件、程序、数据都需要保存到硬盘上。

当前市场硬盘主要分为：

（1）IDE硬盘

IDE硬盘又称为并口硬盘，如图1-40所示。并口曾经是硬盘的主流接口方式，由于IDE硬盘数据传输率低而被市场淘汰。

（2）SATA硬盘

SATA硬盘又称为串口硬盘，目前已经发展到了SATA3.0接口，由于SATA硬盘数据传输率高，已经成为当前主流硬盘接口方式，如图1-41所示。

7.光驱与刻录机

光驱与刻录机也是电脑中主要的外存储设备，光驱用来读取光盘中的数据；刻录机可以将数据刻录到光盘中保存，极大地方便了我们的工作，也是电脑的标准配置。

（1）DVD-ROM

DVD-ROM也是只读光驱，但它可以读取DVD光盘和CD-R光盘，目前价格很低，普及率较高，如图1-42所示。

（2）DVD-RW刻录机

DVD-RW刻录机可以刻录DVD-R光盘、DVD-RW光盘、CD-R光盘和CD-RW光盘，性价比很高，最值得购买，如图1-43所示。

8.机箱

机箱是电脑存储主要部件的容器，但其不仅仅是存储硬件的容器，还有一个散热设备、一个噪声屏蔽器、一个能提升整个平台性价比的配件。

机箱根据价位不同，做工质量也不一样，一般两三百元价格的机箱性价比最好。机箱可以分为ATX机箱和迷你机箱两种类型，如图1-44和图1-45所示。

1.2.2　认识电脑外部设备

除主机以外的大部分硬件设备都可以称作电脑外部设备，或称作外围设备，简称外设。计算机系统没有输入/输出设备，就如计算机系统没有软件一样，是毫无意义的。下面将详细介绍电脑必备的外设，其中包括显示器、键盘、鼠标和其他部件。

1.显示器

显示器是计算机的主要输出设备，是用户与电脑沟通的主要渠道。显示器的主要功能是把电脑处理过的结果以图像的形式显示出来。

目前电脑显示器都是LED液晶显示器，如图1-46所示。LED显示器是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，是用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

2.键盘和鼠标

键盘和鼠标是电脑系统中最基本也是最常用到的输入/输出设备，用户通过键盘和鼠标操作向电脑输入各种指令。

（1）键盘

键盘是电脑中最早的输入设备，也是电脑的标准输入设备，在文字录入、电脑的基本设置和实现一些特殊功能上，键盘有着不可替代的优势，如图1-47所示。

（2）鼠标

随着Windows操作系统图形界面的出现及广泛应用，鼠标在电脑的使用过程中显得越来越重要，上网、3D游戏和图形图像的设计等都离不开鼠标。

鼠标按连接方式可以分为PS/2鼠标、USB接口鼠标和无线鼠标，如图1-48所示。

3.其他外设

（1）音箱

音箱是将音频信号还原成声音信号的一种装置，是电脑中重要的学习和娱乐设备。音箱按声道分为2.0音箱、2.1音箱、4.1音箱和5.1音箱等，如图1-49所示。

（2）打印机

打印机是办公场所的必备设备之一，它是电脑中经常使用的外部设备。目前市场上主要是针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。

①针式打印机

针式打印机广泛应用在票据打印上，目前越来越多的商业企业以及银行、邮局、医院等都需要进行票据打印，如图1-50所示。

②喷墨打印机

喷墨打印机是在针式打印机之后发展起来的，是比较适合家庭使用的打印机，它主要是把墨盒中的各种颜色的墨喷打在纸上形成文字或图像，如图1-51所示。

③激光打印机

激光打印机是利用电子成像技术进行打印的，如图1-52所示。它通过调制激光束在硒鼓上进行沿轴扫描，使鼓面上的各点带上负电荷，当经过带正电的墨粉时这些点就会吸附墨粉，从而转印在纸上，形成一个个色点，然后按照点阵组字的原理，这些色点就形成了文字和图形。

（3）扫描仪

扫描仪是继键盘和鼠标之后主要的电脑输入设备，它能将图像、文字等各种文档输入电脑，可以利用OCR文字识别功能将原稿扫进电脑，省去了输入操作。目前扫描仪已经广泛应用于办公、广告、装饰、摄影等领域，如图1-53所示。

（4）独立声卡

目前独立声卡大多是针对音乐发烧友以及其他特殊场合而量身定做的，如图1-54所示。它对电声中的一些技术指标做了相当苛刻的要求，以达到精益求精的程度，再配合出色的回放系统，给人以最好的听觉享受。

独立声卡拥有更多的滤波电容以及功放管，经过数次级的信号放大，降噪电路，使输出音频的信号精度提升，所以音质输出效果更好。集成声卡因受到整个主板电路设计的影响，电路板上的电子元器件在工作时容易形成相互干扰以及电噪声的增加，而且电路板也不可能集成更多的多级信号放大元器件以及降噪电路，所以会影响音质信号的输出，最终导致输出音频的音质相对较差。

（5）有线网卡和无线网卡

网卡主要分为有线网卡和无线网卡，有线网卡通过网线接入局域网中，无线网卡是通过无线电波来接收无线信号，从而与无线网络连接。

有线网卡又称为网络适配器，它是构成网络的基本元器件，目前电脑网卡一般都集成在主板上。

无线网卡根据接口不同，分为PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡、MiniPCI无线网卡、USB无线网卡和CF/SD无线网卡等，如图1-55和图1-56所示。

（6）游戏控制器

“工欲善其事，必先利其器”，想要玩好电脑游戏，体验电脑游戏的快乐，游戏控制器是游戏玩家必不可少的“标准”配置，如图1-57所示。可以说游戏控制器是每一位电脑游戏爱好者必不可少的外设，在大多数动力竞技类游戏如“极品飞车”中，游戏控制器的作用是不能低估的，它可以让游戏效果得到大幅度提高。

（7）可移动存储设备

目前市场上常见的移动存储设备主要有U盘和移动硬盘等。由于这些设备具有体积小、重量轻、携带方便、使用简单等优点而受到用户的欢迎。

①U盘

U盘采用的介质为闪存颗粒，通过USB口与电脑相连接，支持热插拔和即插即用功能，是当前比较流行的移动存储设备，如图1-58所示。

②移动硬盘

移动硬盘相对于U盘来说具有更大的存储空间，可以满足需要更大存储容量用户的需求，如图1-59所示。