第2章 多核电脑运行原理
如果想要自己动手组装一台可以使用的多核电脑，或者想要检测出电脑中出现的问题，首先需要了解电脑各部分的名称、作用和连接方式等。另外，还必须深入认识电脑的结构，了解电脑的运行原理。
2.1 从内到外认识多核电脑
要组装一台可以使用的多核电脑，我们首先要解决的问题是如何将诸多电脑配件和连线正确地连接起来。为了完成这个任务，就必须深入认识电脑的结构，以及电脑中各个部件的结构。
2.1.1 多核电脑的组成
我们日常使用的电脑主要由硬件和软件组成。这里的硬件指的是电脑的物理部件，如显示器、键盘、内存等，如图2-1所示；软件指的是指导硬件完成任务的一系列程序指令，即用来管理和操作硬件所需的程序软件，如Windows 10、办公软件、浏览器、游戏等。
图2-1 多媒体电脑
从外观看，多核电脑主要包括液晶显示器（或CRT显示器）、主机、键盘、鼠标、音箱等部件，有的还有摄像头、打印机等。启动电脑后，我们可以看见电脑中安装了操作系统、应用软件（办公软件、工具软件等）、游戏软件等。这些软件需要通过硬件将需要的程序数据进行处理后，才能输出显示用户需要的结果。如用户用键盘在Word软件中输入“LISA”，键盘将字母转换为二进制代码（0110110011001），然后传送到主机的内存和CPU中进行处理。处理后，再通过显卡传输到显示器，显示器将这些数据转换后，在显示屏上显示出来。同时，用户还可以通过打印机打印出这几个字母，如图2-2所示。
图2-2 电脑工作过程
1．软件系统
软件系统是指由操作系统软件、支撑软件和应用软件组成的电脑软件系统，它是电脑系统所使用的各种程序的总体。软件的主体存储在外存储器中，用户通过软件系统对电脑进行控制并与电脑系统进行信息交换，使电脑按照用户的意图完成预定的任务。
软件系统和硬件系统共同构成实用的电脑系统，两者相辅相成、缺一不可。要执行电脑任务，软件需要通过硬件进行4项基本工作：输入、处理、存储和输出。同时，硬件部件必须在它们中间传递数据和指令，而且需要供电系统供给电力，如图2-3所示。
图2-3 电脑的运行由输入、存储、处理和输出组成
软件系统一般分为操作系统、程序设计软件和应用软件三类。
（1）操作系统
操作系统是管理电脑硬件与电脑软件资源的程序，同时也是电脑系统的核心与基石。操作系统负责管理与配置内部存储器、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出装置、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统互动的操作接口及图形用户接口。图2-4展示了操作系统与硬件及应用程序软件的关系。
图2-4 操作系统与硬件及应用程序软件的关系
常用的操作系统有微软公司的Windows 10操作系统、Linux操作系统、UNIX操作系统（服务器操作系统）等。
（2）程序设计软件
程序设计软件是由专门的软件公司编制、用来进行编程的电脑语言。程序设计软件主要包括机器语言、汇编语言和高级语言。如VC++、汇编语言、Delphi、Java语言等。
（3）应用软件
应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合。应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的那部分软件。它可以拓宽电脑系统的应用领域，放大硬件的功能。
当电脑完成一个复杂工作时，并不是一步做完的，而是由许多分解的简单步骤一步步组合完成。就像人完成一个工作一样，是分步骤来完成的。这就需要在电脑做工作前，先用机器语言告诉电脑要完成哪些工作。但由于电脑语言非常复杂，只有专业人员才能掌握，并编写工作程序。所以为了普通用户能使用电脑，电脑专业人员会根据用户的工作、生活、学习需要，提前编写好用户常用的工作程序，在用户使用时，只须单击相应的任务按钮即可，如复制、拖动等任务。这些工作程序就是应用软件。常用的应用软件有Office办公软件、WPS办公软件、图像处理软件、网页制作软件、游戏软件、杀毒软件等。
2．硬件系统
电脑的硬件系统是指电脑的物理部件，硬件系统通常由CPU（中央处理器，用来运算器和控制）、存储器（包括内存、硬盘等）、输入设备（键盘、鼠标、游戏杆等）、输出设备（显示器、打印机、音箱等）、接口设备（主板、显卡、网卡、声卡、光驱）等组成。这些硬件主要用于完成电脑的输入、处理、存储和输出功能。
这些看似独立的硬件设备，它们之间存在着有机的联系。所以只要用户用键盘或鼠标向电脑输入操作任务，就会在各个设备间传送数据，共同完成用户的任务。这些设备之间的联系如图2-5所示。
图2-5 电脑各个设备之间的联系
（1）输入设备
大多数输入设备位于电脑主机箱外，这些设备与主机箱内部各部件间的通信可通过无线连接完成，也可通过连接到主机箱接口上的电缆完成。电脑主机箱的接口主要位于主机箱的背面，如图2-6所示。但某些内部模块在主机箱的前面也有连接端口，方便与外部设备的连接，如图2-7所示。对采用无线连接的设备来说，它们采用无线电波与系统通信。最常见的输入设备是键盘和鼠标。
键盘是电脑的基本输入设备，通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入电脑中，从而向电脑发出命令、输入数据等。键盘主要分为标准键盘和人体工程学键盘两种。一般标准键盘有104个键，是目前主流的键盘。人体工程学键盘是在标准键盘上将指法规定的左手键区和右手键区这两大板块左右分开，并形成一定角度，使操作者不必有意识地夹紧双臂，而保持一种比较自然的形态。图2-8展示了两种电脑键盘。
图2-8 电脑的键盘
小知识：键盘的接口
键盘接口类型是指键盘与电脑主机之间相连接的接口方式或类型。目前键盘的接口主要有USB接口、无线接口等，如图2-9所示。
图2-9 键盘的接口
小知识：键盘维护技巧
键盘必须保持清洁，一旦脏污应及时清洗干净。清洗时应选用柔软的湿布，蘸少量的洗衣粉进行擦拭，之后用柔软的湿布擦净。决不能用酒精等具有较强腐蚀性的液体清洗键盘。并注意在清洗前要关闭电脑电源。目前多数普通键盘都无防溅入装置，因此千万不要将咖啡、啤酒、茶水等液体洒在键盘上面。倘若液体流入键盘内部的话，轻则会造成按键接触不良，重则还会腐蚀电路或者出现短路等故障，有可能导致整个键盘损坏。
鼠标是一种指示设备，我们用它在电脑屏幕上移动指针并进行选择操作。鼠标底部是滚动球或光学传感器，通过它控制指针的移动并跟踪指针位置。鼠标顶部的几个按键在不同软件下作用不同。鼠标的接口与键盘类似，同样有USB接口、无线接口等接口类型。图2-10展示了电脑的鼠标。
图2-10 电脑的鼠标
小知识：光电鼠标维护技巧
用户平时使用光电鼠标时，如果鼠标光眼或激光眼有细微的灰尘，只需用皮老虎清理一下即可。对于比较严重的污垢，可拆开鼠标用无水酒精擦拭。对于光电鼠标的滚轮部分，最好每半年做一次清洗。清洗时，拆开鼠标外壳，然后清除污垢即可（注意，对于处于保修期的鼠标，最好不要自行拆开，否则将无法享受保修服务）。
（2）输出设备
输出设备是人与电脑交互的一种部件，用于数据的输出。它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音的形式表现出来。电脑常用的输出设备有显示器、打印机、音箱等。
显示器是电脑必备的输出设备，目前主流的显示器为液晶显示器。另外，还有阴极射线管显示器和等离子显示器。
显示器通过显示接口及总线与电脑主机连接，待显示的信息（字符或图形图像）从显示卡的缓冲存储器（即显存）传送到显示器的接口，经显示器内部电路处理后，由液晶显示模块将输出的数据显示到液晶屏幕上。图2-11展示了电脑的液晶显示器。
图2-11 电脑的液晶显示器
显示器与电脑的连接接口主要为VGA接口、DVI-D接口、HDMI接口、DP接口。其中VGA接口为模拟信号接口，也称为D-SUB接口，此接口共有3排、15只引脚，每排5只引脚，如图2-12所示。
图2-12 显示器VGA接口
DVI-D为数字信号接口，它可以传输数字信号和模拟视频信号。DVI-D接口是由一个3排、24个针脚组成的接口，每排有8个针脚，右边为“一”，如图2-13所示。
图2-13 DVI-D接口
HDMI接口是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。HDMI继承了DVI的核心技术“传输最小化差分信号”TMDS，从本质上来说是DVI技术的扩展，如图2-14所示。
图2-14 HDMI接口
DP接口是DisplayPort的简称，是一种高清数字显示接口标准，主要用于视频源与液晶显示器等设备的连接，如图2-15所示。
图2-15 DP接口
小知识：液晶显示器的保养技巧
液晶显示器的工作环境要保持干燥，并避免化学药品接触液晶显示器。因为水分是液晶的天敌，如果湿度过大，液晶显示器内部就会结露，结露之后就会发生漏电和短路现象，而且液晶显示屏也会变得模糊。因而不要把液晶显示器放在潮湿的地方，更不要让任何带有水分的东西进入液晶显示器内。如果在开机前发现屏幕表面有水雾，用软布轻轻擦拭即可；如果发现湿气已经进入了液晶显示器，可以关闭显示器，把显示器背对阳光，或者用台灯烘烤，将里面的水分蒸发掉即可。
打印机是电脑最基本的输出设备之一，它可以将电脑的处理结果打印在纸上。常用的打印机主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机等。打印机的接口主要有并口、USB接口等，目前主流打印机的接口为USB接口。图2-16展示了电脑打印机。
图2-16 电脑打印机
小知识：激光打印机清洁技巧
在清洁激光打印机之前，一定要切断其电源，以免造成人为故障及安全事故。打印机的机身需要用尽可能干的湿布来进行擦试，只能用纯水来润湿，不得用具有挥发性的化学液体进行清洁。另外，由于打印机内部是比较怕潮的，所以在清洁打印机内部时，一定要用光滑的干布擦拭机内的灰尘和碎屑。在灰尘过多时，可先用小软毛刷清除一下再用布擦。当清洁光束检测镜、光纤头、聚焦透镜、六棱镜等部件时，只能使用竹镊子或软木片、小棍等，避免在清洁过程中金属损伤或划伤光学部件。
音箱是将音频信号变换为声音的一种设备。通俗地讲就是音箱主机箱体或低音炮箱体内自带功率放大器，对音频信号进行放大处理后由音箱本身回放出声音。目前主流的电脑音箱有2.0音箱、2.1音箱、5.1音箱等，如图2-17所示。
图2-17 电脑音箱
2.1.2 多核电脑的内部构造
大多数存储及所有数据和指令处理都是在电脑主机箱内部完成的，电脑主机箱可以说是整个电脑的中心。因此在认识电脑时，有必要了解电脑的内部构造。
当你观察电脑内部时，第一眼所看到的设备就是电路板。电路板就是上面有集成电路芯片及连接这些芯片的电路的一块板，这块板称为主板。在主板上安装有内存、CPU、CPU风扇、显示卡等。其他机箱内主要部件从外表看像一个个小盒子，包括ATX电源、硬盘、光驱等。图2-18展示了电脑主机箱内部结构。
图2-18 电脑主机箱内部结构
另外，机箱内还有各种电缆，这些电缆主要为两种类型。一种是用于设备间互联的数据电缆，另一种是用于供电的电源线。一般数据电缆是红色窄扁平电缆，或宽扁平电缆（也称为排线），而电源线则是细圆的。图2-19展示了机箱内部的数据线和电源线。
图2-19 机箱内部的数据线和电源线
1．主板
机箱中最大、最重要的电路板就是主板，主板是电脑各个硬件设备连接的平台，电脑的各个设备都与主板直接或间接相连。因为所有的设备都必须与主板上的CPU通信，所以这些设备或者直接安装在主板上，或者通过连接到主板的端口上的电缆直接联系，或者通过扩展卡间接连接到主板上。图2-20展示了主板上的主要部件及安装硬件的各种接口。
图2-20 主板上的主要部件及安装硬件的各种接口
主板露在外面的一些端口中，一般包括4～8个USB接口（包括USB2.0接口、USB3.0接口等）、1个PS/2键盘接口、1～2个网络接口、一个HDMI接口、一个USB Type C接口（连接手机）、多个音频接口（连接音箱、麦克风等设备）。有的主板上还有DP接口、DVI接口等。
2. CPU及其散热风扇
CPU是Central Processing Unit的缩写，它也被简称为微处理器或处理器。不要因为这些简称而忽视它的作用，CPU是电脑的核心，其重要性就像大脑对于人一样，因为它负责处理、运算电脑内部的所有数据。CPU的种类决定了所使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据，由运算器完成指令所规定的运算及操作。
CPU的性能决定着电脑的性能，通常都以它为标准来判断电脑的档次。目前主流的CPU为双核/四核处理器。
CPU散热风扇主要由散热片和风扇组成，它的作用是通过散热片和风扇及时将CPU发出的热量散去，保证CPU工作在正常的温度范围内（若CPU温度高于100℃，会影响CPU正常运行）。由此可见，散热风扇运转是否正常将直接决定CPU工作是否正常。图2-21展示了CPU及CPU散热风扇。
图2-21 CPU及CPU散热风扇
3．内存
内存是电脑存储器的一个很重要的部分，是用来存储程序和数据的部件。对于电脑来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、办公软件、游戏软件等，一般都安装在硬盘等外部存储器上，但需要使用这些软件时，必须把它们调入内存中，才能真正使其运行。我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。以图书馆做比喻，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，而阅览用的桌子就相当于内存，它是CPU要处理数据和命令的操作空间。内存的种类较多，目前主流的内存为DDR2内存。图2-22和图2-23展示了电脑内存及安装内存的插槽。
图2-22 电脑的内存
图2-23 安装内存的插槽
4．硬盘
硬盘属于外部存储器，它是用来存储电脑工作时使用的程序和数据的地方。硬盘驱动器是一个密封的盒体，内有高速旋转的盘片和磁盘。当盘片旋转时，具有可灵敏读/写的磁头在盘面上来回移动，既向盘片或磁盘中写入新数据，也从盘片或磁盘中读取已存在的数据。硬盘的接口主要有USB接口、SATA接口等，其中SATA接口为目前的主流硬盘接口。图2-24展示了电脑硬盘及主板上的硬盘接口。
图2-24 电脑硬盘及主板硬盘接口
小知识：硬盘和内存的关系
硬盘与内存都为电脑的存储设备，关闭电源后，内存中的数据会丢失，但硬盘中的数据会继续保留。当用户用键盘输入一篇文字后，文字被存储在内存中，而没有存储在硬盘中。如果用户在关机前没有将输入的文字存储到硬盘中，输入的文字就会丢失。只需用文字编辑程序中的“保存”功能，即可将内存中存储的文字存储到硬盘中。硬盘和内存在电脑中的作用相当于存储仓库和中转站。
5．光驱
光驱即光盘驱动器，是用来读取光盘的设备。光驱是一个结合光学、机械及电子技术的产品。在光学和电子结合方面，激光光源来自于光驱内部一个激光二极管，它可以产生波长为0.54～0.68微米的光束，经过处理后光束更集中且能精确控制。在读盘时，光驱内部的激光二极管发出的激光光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，经过光检测器捕获信号，再由光驱中专门的电路将它转换并进行校验，然后传输到电脑的内存中，我们就可以得到光盘中实际的数据。光驱可分为CD-ROM光驱、DVD光驱、COMBO光驱、蓝光光驱和刻录机光驱等，如图2-25所示。光驱常用的接口种类主要有IDE接口、SATA接口和USB接口等几种，如图2-26所示。
图2-25 电脑光驱
图2-26 光驱的接口
小知识：光盘的容量
光盘为只读外部存储设备。一般一张CD光盘的容量为650MB左右，一张DVD光盘的容量为4.7GB左右，一张蓝光DVD光盘的容量为25GB左右。
6．显卡
显卡的用途是将电脑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。显卡是连接显示器和个人电脑主板的重要部件，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。显卡的输出接口主要有VGA接口、DVI接口、S端子等，如图2-27所示。
图2-27 电脑的显卡
7．电源
电源就像电脑的心脏一样，用来为电脑中的其他部件提供能源。电脑电源的作用是把220V交流电转换为电脑内部使用的3.3V、5V和12V直流电。由于电源的功率是直接影响电源的“驱动力”，因此电源的功率越高越好。目前主流的多核处理器电源一般输出功率为350W以上，有的甚至达到900W。电源一般包括1个20+4针接口，4个大4针接口，4～8个SATA接口，2个6针接口，1个4+4针接口，如图2-28所示。
图2-28 电脑的电源及其接口
2.2 如何鉴定电脑的档次
2.2.1 影响电脑性能的木桶原理
所谓木桶原理就是说用一个由木板围成的水桶来储水，其储水量决定于围成木桶的最短的那块木板而不是最高的那块木板，如图2-29所示。拿到电脑上来说，在选购硬件的时候应该选购性能相当的硬件进行匹配，而电脑的性能决定于硬件中性能最弱的那个硬件。比如，选用了H61主板与Intel酷睿i5搭配，该处理器采用32纳米工艺制程，四核心四线程设计，4个核心共享6MB LLC缓存，主频为2.80GHz，支持睿频技术，在开启睿频情况下主频可以自动调升，最高可达到3.10GHz的频率。那么这两个硬件中处理器性能比较强劲，而H61主板性能一般，这样将导致处理器不能发挥出其最好的性能。当然，不仅仅是主板和处理器之间的搭配会产生木桶效应，影响电脑的性能，所有硬件之间的匹配都会影响电脑的性能。
图2-29 木桶效应
2.2.2 电脑性能综合评定
电脑综合性能是定位一台电脑性能的关键指标，电脑性能的评价主要是对电脑中使用的CPU的性能、内存的性能、硬盘的性能及显卡的性能等进行评价。了解这些信息，可以准确评判一台电脑的档次（是高档还是低档）。
评定电脑部件的性能有4项为主要：CPU、内存、显卡、硬盘。而对于这些部件的性能评定，一般每个部件都会有几个评定点。
1. CPU性能评定
（1）CPU主频
CPU的主频是衡量CPU性能的重要指标之一，它表示CPU内数字脉冲信号的振荡速度，也就是CPU工作频率。但是它不等同于运算速度。一般来说提高主频，对于提高其速度是至关重要的，但是还可能出现主频较高，其实际运算速度较低的现象。
（2）缓存
缓存的大小对CPU的速度影响很大。在实际工作中，CPU往往会重复读取同样的数据块，缓存容量大，可以大幅提高CPU读取数据的速度，而不用频繁地到内存或硬盘上寻找，从而提高性能。所以说，CPU的缓存越大，CPU的工作效率就会越高，性能就会有一个较大的提高。目前，CPU有三级缓存，L1、L2、L3，缓存容量最高为12MB。
（3）制造工艺
CPU的制造工艺也是CPU性能的重要指标之一，它指在半导体硅材料上生产CPU时内部各元件间的连接线宽度，现在多用纳米表示。制造工艺越小，说明该产品越先进，精度越高，集成度越高，CPU内部功耗和发热量也越小。
2．内存性能评定
（1）内存频率
内存的频率是决定内存性能的一个重要的因素，它与CPU的主频基本处于同一重要地位。内存的主频以MHz（兆赫）为单位来计量。主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的存取速度越快。目前主流的内存工作频率为2400、2666、2800、3000、3200MHz。
（2）CL值
CL为延迟时间值，是衡量内存性能的一个重要标志。它是指内存存取数据所需的延迟时间。内存的CL值越低越好，代表反应所需的时间越短，从而快速接收CPU下一条指令并作出反应。目前，由于Intel重新制订的新规范，要求CL反应时间必须为2。这一指标对各大内存厂商的芯片及PCB的组装工艺的要求相对较高，保证了更优秀的品质。
（3）存取速度
内存的存取速度就是平时所说的内存速度，一般用存储器的存取时间和存储周期来表示。存储器存取时间又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存储周期指连续启动两次独立的存储器操作（例如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。
3．显卡性能评定
（1）显示核心
显示核心其实就是显卡的核心芯片，它的主要任务就是处理系统输入的视频信息并对其进行构建、渲染等工作，所以它的性能好坏直接决定了显卡性能的好坏。显示主芯片的性能直接决定了显示卡性能的高低。
（2）显存位宽
显存位宽是显卡的重要参数之一，它的大小对于显卡的性能有很大的影响，目前市场上显存位宽有64位、128位、192位、256位、352位几种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好。
（3）显存带宽
显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率，它以字节/秒为单位，它的大小决定显卡的数据吞吐量，也就决定显卡的性能。其计算公式为：显存带宽=工作频率×显存位宽/8bit。目前大多中低端的显卡都能提供6.4GB/s至60GB/s的显存带宽，而对于中高端的显卡产品则提供超过60GB/s的显存带宽。
（4）显存频率
显存频率越高，数据在显存上记录与读取的速度就越快，所以显存频率是显卡性能的一个重要标识，它的大小比显存容量的大小还重要。不同显存能提供的显存频率差异很大，现在显卡显存的频率一般为7000MHz～14000MHz，有些甚至更高。
（5）显存容量
显存容量的大小决定着显存临时存储数据的多少。显卡显存容量一般有4GB、6GB、8GB、11GB、16GB等多种。显存容量是显卡上显存的容量数，是选择显卡的关键参数之一，它的大小直接影响显卡的性能。
4．硬盘性能评定
（1）硬盘缓存
缓存是硬盘与外部交换数据的临时场所。当硬盘接受CPU指令控制开始读取数据时，硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中，当需要读取下一个或者几个簇中的数据时，不需要再次到硬盘中读取数据，直接把缓存中的数据传输到内存中即可。由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度，所以这样能够达到明显改善硬盘性能的目的。缓存的容量大小也就决定了硬盘的性能。目前缓存容量主要有16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等几种。
（2）硬盘寻道时间
硬盘的寻道时间是衡量一个硬盘性能的重要参数，其数值越小，说明该硬盘的性能越好。一般该数值的单位为毫秒，它是指MO磁光盘机在接收到系统指令后，磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的平均时间，即从电脑发出一个寻址命令，到相应目标数据被找到所需的时间。我们常以它来描述硬盘读取数据的能力。平均寻道时间越小，硬盘的运行速率相应的也就越快。
（3）硬盘接口
硬盘接口种类比较多，其最主要的区别就是传输速率不同。目前，市场上主流硬盘是SATA硬盘接口，最新的SATA3.0传输速率已经达到750MB/s（理论值）。所以从硬盘的数据传输速率上看，SATA接口的硬盘性能是最好的。
5．查看电脑配置信息
那么我们平时在哪里可以看到电脑系统的配置信息呢？
电脑系统配置信息是指电脑中使用的CPU型号以及CPU的频率、内存容量、硬盘容量、显卡型号等信息，看到了这些信息基本上就能判断电脑的档次了。
（1）如何查看电脑CPU信息和内存信息
在启动电脑进入Windows系统桌面后，可以通过“系统”窗口来了解电脑基本信息，如图2-30所示。
图2-30 查看CPU信息
（2）查看硬盘容量信息
如果想了解电脑中硬盘的容量信息，可以在桌面打开“这台电脑”窗口，将各分区的容量相加，基本上就可以了解硬盘的大致容量了（有些电脑有隐藏的分区不会显示），如图2-31所示。另外，可以通过“磁盘管理”来查看硬盘详细容量信息，如图2-32所示。
图2-31 查看硬盘容量信息
图2-32 查看硬盘详细信息
提示
当人们将电脑中的各个盘的容量相加后会发现，各个盘的总容量和硬盘标注的容量不相符，如各个盘的总容量为931GB，而硬盘标注的容量为1000G。这是因为硬盘的分区表占用了一部分容量，就好像一部书前面的目录占去了一部分页数一样。另外，容量不相符与硬盘厂商采用的换算方法不同也有关。
注意
在“磁盘管理”窗口中不能删除硬盘的分区，不然就会丢失硬盘分区和分区中的文件。
（3）通过“设备管理器”查看电脑硬件信息
如果想了解电脑中其他硬件的信息，可以通过“设备管理器”来了解，如图2-33所示。
图2-33 通过“设备管理器”查看硬件信息
（4）通过“鲁大师”查看电脑硬件详细信息
如果想了解电脑中硬件的详细信息，可以通过第三方软件来查看（如“鲁大师”）。首先从网上下载“鲁大师”软件，然后安装并运行“鲁大师”，如图2-34所示。
图2-34 通过“鲁大师”查看硬件详细信息
提示
一般购买二手电脑的时候，经常使用此软件查看电脑的硬件配置信息。
2.3 电脑的运行原理
2.3.1 电脑的供电机制
当ATX电源工作后，可以为电脑提供+3.3V、+5V、+12V、+5VSB、-5V和-12V等电压。
那么，ATX电源是如何为电脑供电的呢？在为ATX电源接入市电后，ATX电源的第16脚（24针电源插头）输出一个3～5V的高电平信号。当用户按下电脑的电源开关后，电源开关给电脑主板发出一个触发信号。接着开机电路中的南桥芯片或I/O芯片对触发信号进行处理，最终发出控制信号，然后控制电路将ATX电源的第16脚（24针电源插头）的高电位拉低，以触发ATX电源主电源电路开始工作，使ATX电源各引脚输出相应的电压，为电脑提供工作电压。
ATX电源为电脑中的设备提供了各种不同的供电接口，为各种设备供电。图2-35展示了电源的各种接口。
图2-35 电源的各种接口
ATX电源的各种供电输出接口采用多种彩色的电线来表示不同的输出电压，如图2-36所示。
图2-36 电源的输出接口
目前主流电源的输出接口一般采用黄、红、橙、紫、蓝、白、灰、绿、黑9种颜色的电源线。下面就电源线不同的颜色的含义及它们与电压间的对应关系进行详细讲解。
1．黄色电源线
黄色电源线在电源中应该是数量较多的一种，它输出+12V的电压。由于加入了CPU和PCI-E显卡供电成分，+12V的作用在电源里举足轻重。
+12V供电为电脑中的硬盘、光驱、软驱的主轴电机和寻道电机提供电源，并作为串口设备等电路逻辑信号电平。
+12V供电电压出现问题时，通常会造成下面的故障：
1）+12V供电的电压输出不正常，常会造成硬盘、光驱、软驱的读盘性能不稳定。
2）+12V电压偏低，通常会造成光驱挑盘故障；硬盘的逻辑坏道增加，经常出现坏道，系统容易死机，无法正常使用硬盘；PCI-E显卡无法正常工作；CPU无法正常工作，造成死机故障。
2．红色电源线
红色电源线输出+5V电压，红色电源线的数量与黄色电源线相当。+5V供电电压主要为CPU、PCI、 AGP、ISA等集成电路提供工作电压，是电脑中主要的工作电源。由于+5V供电主要为CPU等主要设备供电，因此它的供电稳定性直接关系着电脑系统的稳定性。
3．橙色电源线
橙色电源线输出+3.3V电压，+3.3V电压是ATX电源专门设置的一个电压，主要为内存提供电源。最新的24针电源接口中，特别加强了+3.3V供电电压。该电压要求严格，输出稳定，纹波系数要小，输出电流要在20A以上。如果+3.3V供电电压出现问题，会直接引起内存供电电路故障，导致内存工作不稳定，甚至出现死机或无法启动的故障。
4．紫色电源线
紫色电源线的输出电压为+5V，为+5VSB待机电源，即ATX电源通过电源主板接口的第9针向主板提供电压为+5V、电流为720mA的供电电源，这个供电电压主要用于网络唤醒和开机电路及USB接口电路。
如果紫色供电出现问题，将会出现无法开机的故障。
5．蓝色电源线
蓝色电源线输出-12V供电电压。-12V供电电压主要为串口提供逻辑判断电平，所需要的电流不大，一般在1A以下，即使电压偏差过大，也不会造成电脑故障。目前的主板设计上几乎已经不使用这个输出，而是通过对+12VDC的转换获得需要的电流。
6．白色电源线
白色电源线输出-5V供电电压，目前主流的ATX电源中一般没有白色电源线。白色电源线输出的-5V供电电压主要为逻辑电路提供判断的电平，需要电流很小，一般不会影响系统正常工作。
7．绿色电源线
绿色电源线为电源开关端，通过此电源线的电平来控制ATX电源的开启。当该端口的信号电平大于1.8V时，主电源为关；当信号电平为低于1.8V时，主电源为开。使用万用表测该脚的输出信号电平，一般为4V左右，因为该电源线输出的电压为信号电平。
8．灰色电源线
灰色电源线为电源信号线（POWER-GOOD），一般情况下，灰色电源线的输出电压如果在2V以上，那么这个电源就可以正常使用；如果灰色电源线的输出电压在1V以下，那么这个电源将不能保证系统的正常工作，必须被更换。这也是判断电源寿命及电源是否合格的主要手段之一。
9．黑色电源线
黑色电源线为地线，其他颜色的电源线需要与黑色线配合，才能电脑提供供电。在ATX电源的各种输出接口中都会有黑色地线，在ATX主板电源接口中共有8根黑色地线。
2.3.2 电脑硬件的启动原理
电脑能否成功地启动取决于电脑硬件、BIOS和操作系统，如果某个阶段发生错误，启动就可能终止。一般启动出现错误时，显示屏上会出现相应的错误提示，有的电脑会发出蜂鸣声。
开启电脑的关键是供电，当供电电压正常后，CPU开始执行各种操作，首先是CPU初始化，然后CPU从BIOS中读入数据，并执行导入命令，运行加电自检程序（POST），并分配系统资源，如图2-37所示。然后BIOS启动程序读取CMOS存储器中的硬件配置信息，并将这些配置信息与电脑硬件——CPU、显示卡、硬盘等相比较。其中，在检测到自身有BIOS的一些硬件设备时，会将硬件自身的BIOS读到内存中，并显示在显示屏上。硬件检测完成后，启动程序会寻找并装载操作系统，操作系统加载完成后，再加载并执行应用程序，完成启动。
图2-37 分配系统资源
电脑硬件启动的最初过程如下：
1）当第1次加电时，主板的时钟电路开始产生时钟脉冲。
2）CPU开始工作并进行自身初始化。
3）CPU寻址内存地址FFFF0h，该地址存放BIOS启动程序中的第1条指令。
4）指令引导CPU运行POST（加电自检程序）。
5）POST首先检查BIOS程序，随后检查CMOS ROM（CMOS存储器）。
6）进行校验，确认无任何电力供应失效。
7）禁用硬件中断（意味着此时按键盘上的任意键或使用其他输入设备无效）
8）测试CPU，进行进一步初始化。
9）检查确认是否为一次冷启动。如果是，检查内存的起始16KB内容。
10）检查电脑上安装的所有设备，并与配置信息相比较。
11）检查并配置显卡。在POST过程中，在CPU检查显卡之前，出现蜂鸣声意味着产生了错误，错误的蜂鸣编码取决于BIOS。在检查显卡之后，如果没有错误，电脑发出“嘀”一声表示检测正常，这时就可以使用显示器来显示其运行过程了。
12）POST向内存中读取和写入数据进行检查。显示器显示这个阶段的内存的运行总量。
13）检查键盘，如果此时正好持续按下任意键，某些BIOS可能会发生错误。随后检查并配置二级存储设备——包括软盘、硬盘——端口和其他硬件设备。POST检查搜寻到的所用设备，并与存储在CMOS芯片中的数据、跳线设置及DIP开关比对，查看是否有冲突。随后操作系统配置IRO、I/O地址，并分配DMA。
14）为节省电力，可将某些设备设置成“睡眠”模式。
15）检查DMA和中断控制器。
16）根据用户的请求运行CMOS设置。
17）BIOS开始从磁盘寻找操作系统。
2.3.3 BIOS如何找到并加载操作系统
电脑一旦完成POST和最初的资源分配，下一步就开始加载操作系统。大多数情况下，操作系统从硬盘上的逻辑盘C盘中加载。
BIOS首先执行硬盘中的MBR（主引导记录）程序，检查分区表，寻找硬盘上活动分区的位置，然后转到活动分区的第1个扇区，找到并装载此活动分区的引导扇区中的程序到内存中（对于Windows XP系统是Ntldr文件，对于Windows 10系统是Bootmgr文件）。
接着Bootmgr程序寻找并读取BCD，如果有多个启动选项，会将这些启动选项显示在显示屏上，由用户选择从哪个启动项启动。
如果从Windows 10启动，Bootmgr会将控制权交给Winload.exe（即加载C:\windows\system32\winload.exe文件），然后启动系统，并开始核心加载。