3.2　计算机的主要硬件

3.2.1　CPU

计算机由五大功能部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。在工艺上，运算器和控制器做在一块芯片上，称为中央处理器（Central Process Unit，CPU），它是计算机的核心，它的性能决定了计算机的档次。在组装计算机时，首先面临的就是对CPU的选择。

1.CPU简介

CPU从雏形出现到发展壮大的今天，随着制造技术的发展，在其中所集成的电子元件也越来越多，上万个甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。那么这些晶体管是如何工作的呢？

CPU的内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。而CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，最后拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。

2.CPU的主要性能指标

CPU的性能大致反映出了它所配置的计算机的性能，因此CPU的性能指标十分重要。CPU主要的性能指标有以下几点：

（1）字长

字长是指计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数。字长越长，作为存储数据，计算机的运算精度就越高；作为存储指令，计算机的处理能力就越强。通常，字长总是8的整倍数，如8位、16位、32位、64位等，如Intel 486计算机和Pentium 4计算机均属32位机。现如今，64位的字长技术已经成为目前主流的一种CPU计算技术，它具有使计算机的计算能力倍增，支持可以满足任何应用的内存寻址能力。

（2）主频

CPU的时钟频率是指CPU运行时的工作频率，又称为主频，单位为Hz（赫兹）。通常主频越高，CPU的运算速度越快，CPU主频的高低主要取决于它的外频和倍频，它们的关系为：主频=外频？倍频。任意改变CPU的外频或倍频都会改变CPU的主频。

外频是指CPU的基准频率，代表CPU和计算机其他部件之间同步运行的速度，单位为Hz（赫兹）。外频越高，CPU的处理能力就越强。

倍频又叫倍频系数，是指CPU主频与外频之间的比值。从理论上讲，在外频不变的情况下，倍频越大，CPU的实际频率就越高，运算速度也就越快。目前的CPU大都锁定了倍频，人们常说的“超频”主要就是通过修改外频来提高CPU的主频。

（3）多核心技术

2006年开始，由于基于原有技术的CPU频率难于提升，性能没有质的飞跃，两大主要CPU生产厂商Intel公司和AMD公司相继推出了自己的多核心处理器。所谓多核心处理器，简单地说就是在一块CPU基板上集成多个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。

目前，CPU已经朝着多核心、高性能、低功耗方向发展，与单纯提升CPU频率相比，采用多核心技术的CPU更具优势。图3-5所示为Intel的六核心CPU。

（4）前端总线频率

前端总线是CPU与主板北桥芯片或内存控制器之间的数据通道，也是CPU与外界进行交换数据的主要通道，它们之间的传输速度被称为前端总线频率，前端总线频率越大，CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越强。

（5）高速缓存

CPU的高速缓存（Cache）是内置在CPU中的一种临时存储器，读写速度比内存快，它为CPU和内存提供了一个高速数据缓冲区。

CPU读取数据的顺序：先从缓存中寻找，找到后直接进行读取；如果未能找到，才从内存中进行读取。

CPU的高速缓存一般包括一级缓存、二级缓存和三级缓存3种。一级缓存（L1 Cache）主要用于暂存操作指令和数据，它对CPU的性能影响较大，其容量越大，CPU的性能也就越高。二级缓存（L2 Cache）主要用于存放那些CPU处理器一级缓存无法存储的临时数据，包括操作指令、程序数据和地址指针等。三级缓存（L3 Cache）主要是为读取二级缓存后未命中的数据设计的一种缓存。在拥有三级缓存的CPU中，只有约5％的数据需要从内存中直接调用。不过随着内存延迟的降低，CPU的执行效率大大提高。目前，只有高端CPU才有三级缓存。

3.现代的CPU

现代计算机世界中，Intel和AMD是人们所熟知的两大CPU巨头，正因为他们的竞争，才使CPU技术发展得如此迅速。

Intel公司是全球最大的半导体芯片制造商，成立于1968年，具有40年的产品创新和市场领导历史。自1971年推出全球第一个CPU——Intel 4004后，Intel公司在CPU领域一直处于霸主地位，目前市场上主流的PC级Intel CPU包括Celeron，Pentium、i3、i5、i7系列等。

AMD公司也是世界上最大的半导体制造商之一，该公司在CPU市场中的占有率仅次于Intel公司，其产品以高性价比著称。目前，市场上主流的AMD CPU包括A10、A8、A6、A4、Athlon II、Phenom II。

两者相比，Intel的优势是性能和稳定性，而价格低、性价比高则是AMD的优势。在商业和办公领域Intel占统治地位，而家用PC两者不分伯仲。因此，装机时，CPU的选择即决定了平台的走向。选择CPU之前要先结合预算明确自己的应用，着重了解一下所看好CPU的性能、潜能、功耗和发热情况，满足自身应用应放在CPU选择的首位。

3.2.2　内存储器

存储器是计算机五大功能部件之三，包括内存储器和外存储器两部分，分别简称为内存和外存。所谓内、外，主要是根据CPU是否可以直接访问为依据进行划分的。CPU可以直接访问的称为内存；CPU不可以直接访问的称为外存。内存、外存的对比如图3-6所示。

内存是计算机中最重要的配置之一，内存的容量及性能是影响整台计算机性能最重要的因素之一。

1.内存的概念

内存又称主存，从功能上理解，可以将内存看成是内存控制器（一般位于北桥芯片中）与CPU之间的桥梁，其特点是存取速度快、存储容量较小，主要存放当前工作中正在运行的程序和数据，并直接与CPU交换信息。内存储器由许多存储单元组成，每个存储单元能存放一个二进制数，或由二进制编码表示的指令。内存储器按工作方式的不同，可以分为随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read Only Memory，ROM）。

RAM是可读/写的寄存器，在计算机断电后，RAM中的信息将丢失。RAM又分为静态RAM和动态RAM。静态RAM的特点是只要存储单元上加有工作电压，其上面存储的信息就会保持。动态RAM是利用MOS管极间电容保存信息，随着电容的漏电，信息将会逐渐丢失。因此为了补偿信息的丢失，每隔一定时间需要对存储单元进行信息刷新。

根据组成元件的不同，RAM内存又分为以下几种：

①　DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器）：这是最普通的RAM，一个电子管与一个电容器组成一个位存储单元，DRAM将每个内存位作为一个电荷保存在位存储单元中，用电容的充放电来做存储动作，但因电容本身有漏电问题，因此必须每几微秒就要刷新一次，否则数据会丢失。存取时间和放电时间一致，为2～4ms。因为成本比较便宜，通常都用作计算机内的主存储器。

②　SRAM（Static RAM，静态随机存储器）：静态指的是内存中的数据可以长驻其中而不需要随时进行存取。每6个电子管组成一个位存储单元，因为没有电容器，因此无须不断充电即可正常运作，因此它可以比一般的动态随机处理内存的处理速度更快更稳定，往往用来做高速缓存。

③　SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器）：这是一种与CPU实现外频Clock同步的内存模式，一般都采用168 Pin的内存模组，工作电压为3.3V。所谓Clock同步是指内存能够与CPU同步存取资料，这样可以取消等待周期，减少数据传输的延迟，因此可提升计算机的性能和效率。

④　DDR（Double Data Rate，二倍速率同步动态随机存储器）：作为SDRAM的换代产品，它具有两大特点：其一，速度比SDRAM有一倍的提高；其二，采用了DLL（Delay Locked Loop，延时锁定回路）提供一个数据滤波信号。这是目前内存市场上的主流模式。

ROM是一种内容只能读出，不能写入和修改的存储器。其存储的信息一旦被写入就固定不变，具有永久保存的特点。因此在计算机中，ROM一般用于存放基本的输入/输出控制程序，即BIOS、自检程序等。

根据组成元件的不同，ROM内存又分为以下5种：

①　MASK ROM（掩模型只读存储器）：内存制造商为了大量生产ROM内存，需要先制作一个有原始数据的ROM或EPROM作为样本，然后再大量复制，该样本就是MASK ROM，而刻录在MASK ROM中的资料永远无法修改。

②　PROM（Programmable ROM，可编程只读存储器）：这是一种可以用刻录机将资料写入的ROM内存，但只能写入一次，所以也被称为“一次可编程只读存储器（One Time Programming ROM，OTP-ROM）”。PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0（部分的PROM在出厂时数据全为0，用户可以将其中的部分单元写入1），以实现对其“编程”的目的。

③　EPROM（Erasable Programmable，可擦可编程只读存储器）：这是一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM内存，写入前必须先把其中的内容用紫外线照射其IC卡上的透明视窗的方式来清除掉。这一类芯片比较容易识别，其封装中包含“石英玻璃窗”，一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住，以防止遭到阳光直射。

④　EEPROM（Electrically Erasable Programmable，电可擦可编程只读存储器）：功能和使用方式与EPROM一样，不同之处是清除数据的方式，它是以约20V的电压来进行清除的。另外，它还可以用电信号进行数据写入。这类ROM内存多应用于即插即用接口中。

⑤　Flash Memory（快闪存储器）：这是一种可以直接在主机板上修改内容而不需要将IC拔下的内存，当电源关掉后存储在其中的资料并不会丢掉，在写入资料时必须先将原本的资料清除，然后才能再写入新的资料，缺点为写入资料的速度慢。

2.内存的主要性能指标

（1）内存容量

内存容量是指该内存的存储容量，是内存的关键性参数。内存容量以兆字节或吉字节作为单位。内存的容量一般都是2的整次方，如512MB、1GB、2GB、4GB、8GB等，一般而言，内存容量越大越有利于系统的运行。

系统对内存的识别以B（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成，即8bit。按照计算机的二进制方式，1B=8bit；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB。

系统中内存的数量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和，内存容量的上限一般由主板芯片组和内存插槽决定。不同主板芯片组可以支持的容量不同，比如Intel的810和815系列芯片组最高支持512MB内存，多余的部分无法识别。目前，多数芯片组可以支持到16GB以上的内存。

（2）内存的数据带宽

内存的数据宽度是指内存同时传送数据的位数，单位为bit（位），通常是一定值。目前，主流内存的数据宽度均为64位，早期的内存有8位或32位。从理论上看，数据带宽越大，内存的传输速率越快。

3.奇偶校验

为检验存取数据是否准确无误，内存中每8位容量配备1位作为奇偶校验位，并配合主板的奇偶校验电路对存取的数据进行正确校验。不过，在实际使用中有无奇偶校验位，对系统性能并没有什么影响，所以目前大多数内存上已不再加装校验芯片。

4.现代内存技术

在组成计算机的各个部件中，内存是技术更新最快、价格波动最大的一款硬件，从开始的SDRM到DDR1、DDR2、DDR3，到现在的DDR4。

DDR2可以看成是DDR技术标准的一种升级和扩展。DDR的核心频率与时钟频率相等，但数据频率为时钟频率的两倍，也就是在一个时钟周期内必须传送两次数据。DDR2采用“4位预取”机制，核心频率仅为时钟频率的一半，时钟频率为数据频率的一半，即核心频率还在200MHz，DDR2内存的数据频率也能达到800MHz，也就是所谓的DDR 800。

由于DDR2内存也存在各种不足，制约了其进一步的广泛应用。这时，DDR3的出现解决了DDR2内存存在的问题，具有更高的外部数据传输速率、更先进的地址/命令与控制总线的拓扑架构，并在保证性能的同时将功耗进一步降低。图3-7所示为金士顿内存外观。

5.DDR2和DDR3的比较

第一代DDR很难通过常规办法提高内存的工作速度。随着Intel最新处理器技术的发展，前端总线对内存带宽的要求越来越高，拥有更高、更稳定的运行频率的DDR2将是大势所趋，DDR3内存的出现，又解决了DDR2内存存在的问题。

3.2.3　外存储器——硬盘

硬盘是计算机主要的存储媒介，作为外存储器的一种。与内存储器相比，外部存储器的特点是存储量大、价格较低，而且在断电的情况下也可以长期保存信息，所以又称为永久性存储器。

1.计算机的三级存储体系

在计算机世界中，辩证法一直存在。就内存和外存而言，前者速度快但容量小，而后者容量大但速度慢。而人们的期望是速度快，且容量大，但无论哪种材料都无法做到速度与容量兼顾。

同样问题存在于CPU与内存之间。随着CPU制作工艺的进步，CPU的运算速度有了大幅度提高，但与此同时，内存的速度虽有提高，却远远落后于CPU的速度，导致CPU的大量时间处于空置状态。如何弥补CPU和内存之间的速度差异呢？

为了解决上面两组矛盾，在计算机中采取了由Cache、内存、外存三级存储设备构成的存储体系，以期使得CPU和内存速度能匹配，同时在存储器上获得高速度与高容量的双重目标。三级存储体系如图3-8所示。

为了能匹配CPU的速度，在CPU中引入了存取速度非常快的Cache。计算机根据预测算法，会提前将一部分数据和程序从内存调入Cache。当CPU工作时，如果需要的数据和程序在Cache中，则从Cache中直接取用；若不在Cache中，则要向内存发出指令，读取数据。这样CPU大部分时间是从Cache读取数据，从而解决了CPU与内存速度不匹配的问题。

相对而言，Cache的速度比内存要快很多，但同时容量也小很多，因此能调入Cache的数据量非常有限。所以，Cache与内存中的数据不断地要进行调入、调出的工作，这要依赖于一个好的预测算法。一个好的预测算法要保证大部分需要运行的数据和程序都能提前调入Cache中。

同样的道理适用于内存和外存。三级存储体系的构建使得CPU能以Cache的存取速度，享用外存级别的存储容量，从而达到速度与容量的统一。

2.硬盘的工作原理

传统硬盘由一组重叠的盘片组成，存储数据是通过一种称为磁盘驱动器的机械装置对磁盘的盘片进行读/写而实现的。存储数据叫作写磁盘，取数据叫作读磁盘。

当前的主流内置硬盘多采用温彻斯特（Winchester）架构，由头盘组件（Head Disk Assembly，HDA）与印制电路板组件（Print Circuit Board Assembly，PCBA）组成。温氏硬盘是一种可移动头固定盘片的磁盘存储器，其盘片及磁头均密封在金属盒中，构成一体，不可拆卸，金属盒内是高纯度气体。硬盘工作期间，磁头悬浮在盘片上面，这个悬浮是靠一个飞机头来保持平衡的。飞机头与盘片保持一个适当的角度，高速旋转的时候，用气体的托力，就像飞机飞行在大气中一样，而磁头与盘片的距离一般在0.15 µm左右。

硬盘的磁盘驱动器和盘片都是固定在机箱内的，外面是看不到的，它的存储容量很大，计算机硬盘的技术发展也非常快，若干年前硬盘容量还多为几十兆字节、几百兆字节，现在机器配的硬盘容量一般都是上千吉字节，而1024GB即1TB，因此，现代硬盘容量几乎都以TB为单位。图3-9所示为一个2TB的硬盘。在计算机系统中，硬盘驱动器的符号用一个英文字母表示，也称为盘符，如果只有一个硬盘，一般称为C盘，或者将一个硬盘分成两个逻辑区域，称为C盘和D盘。

3.硬盘的容量

为了能在盘面的指定区域读/写数据，必须将每个磁盘面划分为数目相等的同心圆，称为磁道，每个磁道又等分成若干个弧段，称为扇区（Sector）。磁道按径向从外向内，依次从0开始编号，盘片组中相同编号的磁道形成了一个假想的圆柱，成为硬盘的柱面（Cylinder）。显然，柱面数等于盘面上的磁道数。每个盘面有一个径向可移动的读/写磁头（Head），自然，磁头数就是构成柱面的盘面数。通常，一个扇区的容量为512B。与主机交换信息是以扇区为单位进行的，所以硬盘的容量计算公式是：

硬盘的容量=柱面数（C）×磁头数（H）×扇区数（S）×512B

另外，目前还有一种硬盘称为SSD硬盘，即固态硬盘（Solid State Disk），如图3-10所示。SSD硬盘相对于传统硬盘的最显著优势就是速度，例如，一个15000r/min的硬盘转一圈需要200ms的时间，而在SSD硬盘上由于数据是存放在半导体内存上，能够在低于1ms的时间内对任意位置的存储单元完成I/O（输入/输出）操作，因此在对许多应用程序来说最为关键的是I/O性能指标——IOPS（即每秒多少次I/O动作），SSD硬盘可以达到传统硬盘的50～1000倍。

采用Flash内存的SSD硬盘具备相当高的数据安全性，并且在噪声、便携性等方面都有硬盘所无法媲美的优势，在航空航天、军事、金融、电信、电子商务等部门中都有广泛的应用。

4.硬盘的接口

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能的好坏。常见的硬盘接口有以下几种：

①　SCSI接口。SCSI的英文全称为Small Computer System Interface，它并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低以及热插拔等优点，但价格较高，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中，如图3-11所示。

②　SATA接口。它是目前主流的硬盘接口技术，使用SATA接口的硬盘又叫串口硬盘。SATA总线与以往相比，最大的区别在于能对传输指令进行检查，发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。另外，串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点，如图3-12所示。

5.硬盘的主要性能指标

（1）硬盘的转速

硬盘转速是指硬盘主轴电动机的转动速度，一般以每分钟多少转来表示（r/min），硬盘的主轴电动机带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，等待时间也就越短。随着硬盘容量的不断增大，硬盘的转速也在不断提高。然而，转速的提高也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。

（2）硬盘的数据传输速率

数据传输速率包括外部数据传输速率（External Transfer Rate，又称突发传输速率）和内部数据传输速率（Internal Transfer Rate）两种，人们常说的ATA 100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输速率理论值是100MB/s，指的是计算机通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。而内部数据传输速率可能并不被大家所熟知，但它才是一块硬盘性能好坏的重要指标，它指的是磁头至硬盘缓存间的数据传输速率。

（3）硬盘缓存

缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘读数据的过程是将要读取的资料存入缓存，等缓存中填充满数据或者要读取的数据全部读完后再从缓存中以外部数据传输速率传向硬盘外的数据总线。可以说它起到了内部和外部数据传输的平衡作用。可见，缓存的作用是相当重要的。目前主流硬盘的缓存主要有32MB和64MB两种。

（4）平均寻道时间

平均寻道时间指的是从硬盘接到相应指令开始到磁头移到指定磁道为止所用的平均时间。单位为毫秒（ms），这是硬盘一个非常重要的指标。

（5）质保

硬盘是存储数据的地方，同时它也是一个比较脆弱的硬件，损坏之后恢复数据相当麻烦，因此购买时最好选择一些知名度较高的品牌，如希捷、西部数据等。

3.2.4　输入设备

常见输入设备有鼠标和键盘。

1.键盘

键盘是用户接触最多的计算机硬件，通常计算机用户大多只注重其外观和手感，但除此之外，选购键盘时还应注意键盘的接口、做工等要素。

键盘的接口类型是指键盘与计算机主机之间相连接的接口方式或类型。目前市面上常见的键盘接口有PS/2接口和USB接口两种。PS/2接口最早出现在IBM的PS/2的机器上，因而得此名称。这是一种鼠标和键盘的专用接口，是一种6针的圆形接口。USB接口有支持热插拔、即插即用的优点，所以USB接口已经成为目前最主要的接口方式。

2.鼠标

鼠标是广大计算机用户的好助手，特别是对进行图像处理的用户来说，选择一个好的鼠标非常重要。

根据工作原理的不同，鼠标主要有机械式鼠标和光电式鼠标两种，不过随着技术的发展，机械式鼠标已经被光电式鼠标淘汰，这里主要介绍光电式鼠标。图3-13所示为Razer Imperator 3D鼠标各个功能键介绍。

在选择光电式鼠标时，应注意以下几点：

①　鼠标的功能。鼠标的功能主要取决于所带滚轮的个数。如果经常绘制大量图画，而显示屏又无法显示整张图画时，应选择带有两个滚轮的4D鼠标；如果只是阅读长文档或是上网浏览网页，选择一个滚轮的或3D鼠标就可以了。

②　鼠标分辨率。鼠标分辨率是鼠标每移动1英寸，光标在屏幕上移动的像素距离，单位为dpi。分辨率越高，在一定的距离内可获得的定位点越多，鼠标将更能精确地捕捉到用户的微小移动，尤其有利于精准定位；另一方面，分辨率越高，鼠标在移动相同物理距离的情况下，鼠标指针移动的逻辑距离会越远。目前主流鼠标分辨率为800dpi，有些产品可达2000dpi。

③　鼠标的按键点按次数。按键点按次数是衡量鼠标质量好坏的一个指标，优质的鼠标内每个微动开关的正常寿命都不少于10万次的点击，而且手感适中。质量差的鼠标在使用不久后就会出现各种问题，如出现单击鼠标变成双击、点击鼠标无反应等情况。如果鼠标按键不灵敏，会给操作带来麻烦。

④　鼠标的接口类型。鼠标采用的接口与键盘采用的接口相同，主要包括PS/2接口、USB接口和蓝牙接口3种，目前以USB接口为主。

3.其他输入设备

常见输入设备除鼠标、键盘外，还有诸如文字输入设备，如磁卡阅读机、条形码阅读机、纸带阅读机、卡片阅读机等；图形输入设备，如光笔、数字化仪、触摸屏等；图像输入设备，如扫描仪、数字照相机、摄像头等，如图3-14所示。

3.2.5　输出设备

显示器是计算机最基本的输出设备，计算机中的数据经过处理后需要在显示器中显示，用户才能查看结果。

1.显示器的分类

从早期的黑白世界到现在的色彩世界，显示器走过了漫长而艰辛的历程，随着显示器技术的不断发展，显示器的分类也越来越明细。

（1）CRT显示器

CRT显示器（见图3-15）是一种使用阴极射线管（Cathode Ray Tube）的显示器，它主要由电子枪（Electron gun）、偏转线圈（Deflection coils）、荫罩（Shadow mask）、高压石墨电极和荧光粉涂层（Phosphor）和玻璃外壳组成。

（2）LCD液晶显示器

LCD（Liquid Crystal Display）显示器又称液晶显示器，它是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。一些高档的数字LCD显示器采用了数字方式传输数据、显示图像，这样就不会产生由于显卡造成的色彩偏差或损失。LCD完全没有辐射，即使长时间观看LCD显示器屏幕也不会对眼睛造成很大的伤害，如图3-16所示。

（3）多媒体显示器

随着信息产业的飞速发展和PC的迅速普及，传统家电产业正与计算机信息产业互相渗透和融合。家庭需要一种即能观赏电视节目，又能满足各种PC显示的设备，现国内有许多家电厂商进军IT业，他们在掌握了家电生产技术之后将其融进显示器生产领域，多媒体显示器就应运而生了。最先推出这一产品的是西湖电子集团，它在彩显上配置了一台电视转换接收器，既可看电视听广播，又可接DVD。

（4）投影机

LCD投影机是液晶显示技术与投影技术相结合的产物，它利用液晶的电光效应，用液晶板作为光的控制层来实现投影。液晶的种类很多，不同的液晶，其分子排列顺序也不同，有些液晶在不加电场时是透明的，加了电场后就变得不透明了，而有的则相反，而且透明的变化与所加电场有关，这就是电光效应。

（5）其他类型显示器

除前文介绍的几种主要类型的显示器外，随着彩显技术的发展，又出现了如等离子电浆显示器（PDP）、有机电发光显示器（DEL）等一些特殊的显示器，不过目前这些领域的生产技术还处于萌芽状态，这里不做详细介绍。

2.显示器的性能指标

（1）分辨率

LCD的分辨率与CRT显示器不同，一般不能任意调整，它是制造商所设置和规定的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、每列有多少像素点，一般用矩阵行列式来表示，其中每个像素点都能被计算机单独访问。现在LCD的分辨率一般是800×600像素的SVGA显示模式和1024×768像素的XGA显示模式。

（2）刷新率

LCD刷新频率是指显示帧频，即每个像素为该频率所刷新的时间，与屏幕扫描速度及避免屏幕闪烁的能力相关。也就是说，刷新频率过低，可能出现屏幕图像闪烁或抖动的情况。

（3）防眩光防反射

防眩光防反射主要是为了减轻用户眼睛疲劳所增设的功能。由于LCD屏幕的物理结构特点，屏幕的前景反光、屏幕的背景光与漏光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛产生不同程度的反射和眩光。特别是视角改变时，表现更明显。

（4）亮度、对比度

LCD液晶显示器的可接受亮度为150cd/m2以上，目前国内能见到的LCD液晶显示器亮度都在200cd/m2左右。

（5）响应时间

响应时间越小越好，它反映了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即像素点由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小，则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖动的感觉。

常用的输出设备除了显示器外，还有打印机、音箱等提供输出结果的设备，如图3-17所示。

3.2.6　主板

计算机除了基本的五大功能部件外，还有一些比较重要的组成部件，如主板、显卡、机箱、电源、光驱等。

主板是计算机主机箱内最大的一块集成电路板，它负责将计算机五大功能部件有机地整合在一起，它的性能影响着整个计算机的性能。一块好的主板是CPU、内存、硬盘等硬件可以高效工作的保证。

1.主板的ATX结构

所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形状、所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。

ATX是目前市场上最常见的主板结构，该结构规范是Intel公司提出的一种主板标准，根据主板上CPU、RAM、长短卡的位置而设计出来的，其中将CPU、外接槽、RAM、电源插头的位置固定，同时，配合ATX的机箱和电源，就能在理论上解决硬件散热的问题，为安装、扩展硬件提供了方便。

ATX主板物理结构如图3-18和图3-19所示。

2.主板的插槽和接口

现代主板技术已非常成熟，几乎都是模块化的设计。拿10种或20种主板研究一下，它们差不多是相同的，分为许多个功能块，每个功能块由一些芯片或元件来完成。万变不离其宗，大致说来，主板由以下几部分组成：主板芯片组、CPU插槽、内存插槽、高速缓存局域总线和扩展总线硬盘、串口、并口等外设接口、时钟和CMOS主板、BIOS控制芯片。

（1）主板芯片组

传统芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，按照在主板上排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片，其中北桥芯片是主桥，可以和不同的南桥芯片进行搭配使用以实现不同的功能与性能。北桥芯片一般提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、PCI/PCI-E插槽、ECC纠错等支持，通常在主板上靠近CPU插槽的位置，由于此类芯片的发热量一般较高，所以在此芯片上装有散热片。南桥芯片主要用来与I/O设备相连，并负责管理中断及DMA通道，让设备工作得更顺畅，其提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA EIDE、SATA数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持，其在靠近PCI槽的位置。近年新型主板大都只有南桥芯片，北桥芯片主要功能已集成进了CPU内部。

（2）CPU插座

CPU插座就是主板上安装处理器的地方。由于集成化程度和制作工艺的不断提高，越来越多的功能被集成在CPU上。为了使CPU安装更加方便，现在的CPU插座基本上采用零插槽式设计。

（3）内存插槽

内存插槽是主板上用来安装内存的地方。目前常见的内存插槽为DDR2、DDR3、DDR4，其他的还有早期的DDR和SDRAM内存插槽。需要说明的是，不同的内存插槽的引脚、电压、性能功能都是不尽相同的，不同的内存在不同的内存插槽上不能互换使用。

（4）PCI插槽

PCI（Peripheral Component Interconnect）总线插槽是由Intel公司推出的一种局部总线。它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。它为显卡、声卡、网卡、电视卡、Modem等设备提供了连接接口，它的基本工作频率为33MHz，最大传输速率可达132MB/s。

（5）PCI-E插槽

PCI-E插槽是最新的总线和接口标准。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCI-E插槽也有多种规格，从PCI-E 1X到PCI-E 16X，能满足现在低速设备和高速设备的需求。

（6）ATA和SATA接口

ATA接口也称之为IDE接口，是用来连接硬盘和光驱等设备的。传统的IDE接口采用并行方式传送数据，一次可传输4个字节，但这种并行方式存在着信号串扰的问题，影响了传输速率，并行接口最大传输速率仅为133MB/s。

现在主板都提供了一种Serial ATA（SATA）即串行ATA插槽，它是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型。SATA以连续串行的方式传送数据，一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。SATA 3.0最高可实现600MB/s的数据传输速率。

（7）电源插口及主板供电部分

电源插座标准为ATX结构，主要有20针插座和24针插座两种，有的主板上同时兼容这两种插座。在电源插座附近一般还有主板的供电及稳压电路。

（8）BIOS及电池

BIOS（Basic Input/Output System，基本输入/输出系统）是一块装入了启动和自检程序的EPROM或EEPROM集成块。实际上它是被固化在计算机ROM（只读存储器）芯片上的一组程序，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制与支持。除此之外，在BIOS芯片附近一般还有一块电池组件，它为BIOS提供了启动时需要的电流。

（9）机箱前置面板接头

机箱前置面板接头是主板用来连接机箱上的电源开关、系统复位、硬盘电源指示灯等排线的地方。

（10）外部接口

ATX主板的外部接口都是统一集成在主板后半部的。现在的主板一般都符合PC99规范，也就是用不同的颜色表示不同的接口，以免搞错。一般键盘和鼠标都是采用PS/2圆口，蓝色为键盘接口，绿色为鼠标接口，便于区别。USB接口为扁平状，可接键盘、鼠标、闪存盘、打印机、扫描仪等USB接口的外设，而串口可连接较早期的Modem和一些专用设备。

（11）主板上的其他主要芯片

主板上还有很多重要芯片。例如，AC’97声卡芯片，全称是Audio CODEC’97，是一个由Intel、Yamaha等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准；网卡芯片，现在很多主板都集成了网卡，大多数主板一般还另外载有千兆网卡芯片；SATA阵列芯片：一些主板采用了额外的SATA阵列芯片提供对磁盘阵列的支持，其采用的SATA RAID芯片主要有High Point、Promise等公司的产品的功能简化版本；I/O控制芯片：I/O控制芯片（输入/输出控制芯片）提供了对并串口、PS2口、USB口以及CPU风扇等的管理与支持。

3.主板的品牌

在众多琳琅满目的主板品牌中选好一块主板，尤其是适合自己的主板非常重要。好牌子的主板，除了做工一流外，其售后服务和BIOS支持也是小品牌不能相比的。

一线主板品牌的研发设计能力强大，产品推新速度快，产品线也广，其占到主板出货量的90％以上。常见的一线主板品牌有：华硕（ASUS）、技嘉（GIGABYTE）、微星（MSI）、富士康（FOXCONN）等。

在选择主板时，应根据预算和实际需要进行主板品牌的选择。

3.2.7　显卡

显卡又称为视频卡、视频适配器、图形卡、图形适配器和显示适配器等。它是主机与显示器之间连接的“桥梁”，作用是控制计算机的图形输出，负责将CPU送来的影像数据处理成显示器能够识别的格式，再送到显示器形成图像。

1.显卡的概念

显卡分为ISA显卡、PCI显卡、AGP显卡、PCI-E显卡等类型，ISA显卡、PCI显卡、AGP显卡已淘汰，PCI-E显卡是主流的显卡。现在也有主板或CPU是集成显卡的。

每一块显卡基本上都是由“显示主芯片”、“显示缓存”（以下简称显存）、BIOS、数字/模拟转换器（RAMDAC）、“显卡的接口”以及卡上的电容、电阻等组成。多功能显卡还配备了视频输出以及输入，供特殊需要。随着技术的发展，目前大多数显卡都将RAMDAC集成到主芯片中。图3-20所示为Radeon HD 6850显卡。

2.显卡的主要性能指标

显卡的性能取决于以下几个参数：

（1）核心（GPU）：运算能力

GPU是显卡的“大脑”，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显卡和3D显卡的区别依据。

（2）显存位宽：传输能力

显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽有64位、128位和256位3种，人们习惯上所说的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。

（3）显存容量：存储能力

显存容量与内存容量同理。这个参数对显卡的性能影响是最小的，提升到一定程度的容量后再提升对性能的提升不大，因为GPU处理的速度是有限的，就算显存足够大，把数据放在那里也是没有意义的。

（4）制作工艺：功耗

制作工艺是指内部晶体管和晶体管之间的距离，制作工艺越小集成度越高，功耗和发热也越小。目前主流的工艺是55nm和40nm，这个参数并不影响性能，只是与功耗有关而已。

3.显卡的选择

常见的生产显示芯片的厂商有Intel、ATI、nVidia、VIA（S3）、SIS、Matrox、3D Labs。其中，Intel、VIA（S3）、SIS，主要生产集成芯片；ATI、nVidia以独立芯片为主，是市场上的主流；Matrox、3D Labs则主要面向专业图形市场。

3.2.8　机箱和电源

机箱的质量和设计对于用户日后的使用起到至关重要的作用，而电源更为重要，是一台整机的命脉，它提供给整机赖以生存的电力。对机箱和电源来说，虽然它们价格便宜，但它们所占的地位也举足轻重。

1.机箱的选购技巧

（1）机箱的类型

机箱有很多种类型，目前最为常见的是ATX、Micro ATX两种。ATX机箱支持现在绝大部分类型的主板。Micro ATX机箱是出于进一步节省桌面空间的目的，在ATX机箱的基础之上建立的，比ATX机箱体积小。

各个类型的机箱只能安装其支持的类型的主板，一般是不能混用的，而且电源也有所差别，所以选购时一定要选择匹配的板卡类型。在选择时根据自己的实际需求进行选择。最好以标准立式ATX机箱为准，因为它空间大，安装槽多，扩展性好，通风条件也不错，完全能适应日常的需要。

（2）拆装设计

目前在很多机箱上都有安装和拆卸配件时的免工具设计，比如侧板采用手拧螺钉固定、板卡采用免螺钉固定、机箱前面板加装USB接口等。需要注意的是，某些设计虽然给使用者带来了便利，但是也有可能会对机箱整体结构强度造成负面影响。例如，较软的硬盘托盘不能给硬盘提供稳定的工作环境等，应在购买时综合考虑。

（3）散热设计

合理的散热结构更是关系到计算机能否稳定工作的重要因素。高温是电子产品的杀手，过高的温度会导致系统不稳定，加快零件的老化。目前，最有效的机箱散热解决方法是为大多数机箱所采用的双程式互动散热通道：外部低温空气由机箱前部进入机箱，经过南桥芯片、各种板卡、北桥芯片，最后到达CPU附近。在经过CPU散热器后，一部分空气从机箱后部的排气风扇抽出机箱，另外一部分从电源底部或后部进入电源，为电源散热后，再由电源风扇排出机箱。

（4）机箱材质

机箱的外壳通常是由钢板构成，并在外面镀了一层锌。较好的机箱出于坚固的考虑，外壳钢板厚度通常要求在1mm以上，当然也不是越厚越好，钢板过厚会使机箱整体重量和成本增加。此外，机箱表面烤漆是否均匀、边缘切口是否圆滑（一些劣质机箱的外壳边缘很容易划伤皮肤）、外壳是否容易变形也需要注意。

图3-21所示为机箱的正反面。

2.电源的选购技巧

（1）电源的实际功率

电源功率的计算方法是电压乘以电流，功率是选购电源时的第一参数。电源是计算机工作的动力源泉，功率不合适的电源会使计算机无法稳定运行，劣质电源甚至可能对计算机造成伤害，运行程序时莫名其妙地死机或蓝屏，会引起屏幕边缘出现波浪状现象。有时，显示器所显示的字符也随着出现晃动。

（2）电源的各种认证

看清认证信息是选购电源时的一个重要步骤。评定一款电源的品质，可首先查看其是否通过了必要的安全认证。一般来讲，获得认证项目越多的电源质量越可靠。虽然很多认证都不是必需的，但是有一个认证是必需的，那就是在目前市场中销售的电源都必须通过国家强制性3C认证后才能进行销售。3C即CCC，全称“中国国家强制性产品认证”，目前我国规定了4种3C认证：安全认证、消防认证、电磁兼容认证、安全与电磁兼容认证。只有同时获取安全及电磁兼容认证的产品，才会被授予CCC（S＆E）标志，这才是真正意义上的3C认证。

（3）电源重量

通过重量往往能观察出电源是否符合规格，一般来说：好的电源外壳一般都使用优质钢材，材质好、质厚，所以较重的电源材质都较好。电源内部的零件，比如变压器、散热片等，同样是重的比较好。好电源使用的散热片应为铝制甚至铜制的散热片，而且体积越大散热效果越好。一般散热片都做成梳状，齿越深，分得越开，厚度越大，散热效果越好。基本上，很难在不拆开电源的情况下看清散热片，所以直观的办法就是从重量上去判断。好的电源，一般会增加一些元件，以提高安全系数，所以重量自然会有所增加。劣质电源则会省掉一些电容和线圈，重量比较轻。

（4）风扇

风扇在电源工作过程中，对于配置的散热起着重要的作用。一般的PC电源会用的风扇有两种规格：油封轴承（Sleeve Bearing）和滚珠轴承（Ball Bearing），前者比较安静，但后者的寿命较长。此外，有的优质电源会采用双风扇设计。

（5）线材和散热孔

电源所使用的线材粗细，与它的耐用度有很大的关系。较细的线材，长时间使用，常常会因过热而烧毁。另外，电源外壳上面或多或少都有散热孔，电源在工作的过程中，温度会不断升高，除了通过电源内附的风扇散热外，散热孔也是加大空气对流的重要设施。原则上电源的散热孔面积越大越好，但是要注意散热孔的位置，位置放对才能使电源内部的热气及早排出。图3-22所示为酷冷至尊GX-450W电源。

3.2.9　光驱

光驱是计算机用来读/写光盘内容的机器，是计算机中比较常见的一个配件。

1.光驱的分类

常用光驱分为以下几类：

①　CD-ROM光驱：又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是利用原本用于音频CD的CD-DA（Digital Audio）格式发展起来的。

②　DVD光驱：是一种可以读取DVD的光驱，除了兼容DVD-ROM、DVD-VIDEO、DVD-R、CD-ROM等常见的格式外，对于CD-R/RW、CD-I、VIDEO-CD、CD-G等都有很好的支持，如图3-23所示。

③　COMBO光驱：“康宝”光驱是人们对COMBO光驱的俗称。而COMBO光驱是一种集CD刻录、CD-ROM和DVD-ROM为一体的多功能光存储产品。

④　刻录光驱：包括CD-R、CD-RW和DVD刻录机等，其中DVD刻录机又分DVD+R、DVD-R、DVD+RW、DVD-RW（W代表可反复擦写）和DVD-RAM。刻录机的外观和普通光驱相似，只是其前置面板上通常都清楚地标识着写入、复写和读取3种速度。

2.常用光盘存储器

（1）CD光盘存储器

CD光盘包含以下几种类型：

①　只读式光盘存储器CD-ROM：CD-ROM光盘不仅可交叉存储大容量的文字、声音、图形和图像等多种媒体的数字化信息，而且便于快速检索。

②　一次写光盘存储器CD-R：信息时代的加速到来使得越来越多的数据需要保存和交换。由于CD-ROM是只读式光盘，因此用户自己无法利用CD-ROM对数据进行备份和交换。在CD-R刻录机大批量进入市场以前，用户的唯一选择就是采用可擦写光盘机。可擦写光盘机根据其记录原理的不同，分为磁光驱动器MO和相变驱动器PD。虽然这两种产品较早进入市场，但是记录在MO或PD盘片上的数据无法在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取，因此难以实现数据交换和数据分发，更不可能制作自己的CD、VCD或CD-ROM节目。

③　可擦写光盘存储器CD-RW：CD-RW兼容CD-ROM和CD-R，CD-RW驱动器允许用户读取CD-ROM、CD-R和CD-RW盘，刻录CD-R盘，擦除和重写CD-RW盘。

（2）DVD光盘存储器

DVD的英文全名是Digital Video Disk，即数字视频光盘或数字影盘，它利用MPEG2的压缩技术来存储影像。也有人称DVD是Digital Versatile Disk，是数字多用途的光盘，它集计算机技术、光学记录技术和影视技术等为一体，其目的是满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。DVD不仅已在音/视频领域内得到了广泛应用，而且将会带动出版、广播、通信、WWW等行业的发展。它的用途非常广泛，包括以下5种规格：

①　DVD-ROM：计算机软件只读光盘，用途类似CD-ROM。

②　DVD-Video：家用的影音光盘，用途类似LD或Video CD。

③　DVD-Audio：音乐盘片，用途类似音乐CD。

④　DVD-R（或称DVD-Write-Once）：限写一次的DVD，用途类似CD-R。

⑤　DVD-RAM（或称DVD-Rewritable）：可多次读/写的光盘，用途类似MO，如图3-24所示。

（3）蓝光光盘存储器（Blue-ray Disc）

Blue-ray Disc是一种最新的革命性光学存储技术，可用于PC产品、消费性电子产品及游戏机。它可以录制、重复写入及播放高画质的影片，也可以存储大容量的数位资料，为更高品质的光影存取，提供划时代的新体验。

次世代的蓝光存储技术使用了波长较短的蓝光激光，可聚焦于更小的点，相较于使用红光激光的DVD，可以提高数据的存储密度。Blue-ray Disc可以存储25GB的数据于单层的光盘片，单面双层可达50GB的高容量。一片单层25GB的Blue-ray Disc相当于23小时一般分辨率的TV影片或者6小时高分辨率的影片，而一片双层50GB的Blue-ray Disc可以存储与70片CD或者10片DVD相当的内容资料，一部高解析度的电影只需一片25GB的蓝光光盘即可存储。

Blue-ray Disc提供了更大的容量来容纳超高的画质与音质。高清电视提供了6倍于一般电视的画面信息，因此可以看清楚所有的细节。为了达到这个要求，播放高清电视需要更大的数据流量及更高的容量。因此，若用户有一台高清电视，用户也会需要Blue-ray Disc光驱来观赏高画质影片，或者Blue-ray Disc刻录机来保存高清电视影片。图3-25所示为蓝光播放器。