1、1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備1. 計算機系統組成計算機系統組成硬件構成計算機系統的各種。軟件運行、管理和維護計算機的各類和。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備2. 計算機硬件的基本組成三大部件：等。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備【補充】蘋果計算機系統組成1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備3. 計算機的主要部件計算機1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備（1）CPU核心部件，決定計算機的規格與性能。核心部件，決定計算機的規格與性能。工作頻率越高，計算性能越強大。工作頻率越高

2、，計算性能越強大。x86系列系列：Intel(英特爾英特爾)、AMD(超微超微)、VIA(威盛威盛)CPU在操作系統一級相互兼容在操作系統一級相互兼容產品覆蓋產品覆蓋90%以上的桌面計算機市場以上的桌面計算機市場非非x86系列系列：主要用于主要用于工業控制計算機工業控制計算機和嵌入式系統和嵌入式系統產品大多產品大多互不兼容互不兼容桌面計算機市場份額極小桌面計算機市場份額極小1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備（2）主板）主板長方形印制電路板長方形印制電路板(PCB)不同類型的不同類型的CPU，主板的規格也將不同。，主板的規格也將不同。集成電路集成電路：北橋芯片（北橋芯片（MCH），

3、南橋芯片（），南橋芯片（ICH / IOH），BIOS芯片，芯片，超級超級接口芯片（接口芯片（SIO），音頻芯片（），音頻芯片（HDA），網絡芯片（），網絡芯片（LAN）等。）等。插座插座：CPU插座，內存插座，插座，內存插座，PCI-E總線插座，總線插座， PCI總線插座，總線插座，主板主板直流直流電源插座等。電源插座等。I/O接口接口：SATA硬盤硬盤/光驅接口，光驅接口，USB接口，接口，PS/2鍵盤鍵盤/鼠標鼠標接口接口，音頻接口，音頻接口，網絡接口，網絡接口，VGA/DVI顯示器接口等。顯示器接口等。南橋芯片北橋芯片PCI總線PCI- E總線CPU插座SIO接口內存條插座主板電源插座

4、SATA插座音頻芯片網絡芯片時鐘芯片SIO芯片安裝孔CMOS電池電壓芯片信號線電容電感電阻PCB音頻接口1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備（3）內存）內存內存容量越大，計算機性能越高。內存容量越大，計算機性能越高。內存條可安裝在內存條可安裝在主板主板任一個內存插座上。任一個內存插座上。（4）顯卡）顯卡主要功能主要功能：加速圖形處理性能。加速圖形處理性能。安裝安裝：主板主板PCI-E插座。插座。（5）硬盤）硬盤工作時不能震動工作時不能震動。（6）電源）電源采用采用ATX標準開關電源標準開關電源。輸出電壓：輸出電壓：直流直流+3.3V、5V、12V等。等。電源功率電源功率：20050

5、0W。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備LCD(液晶顯示器)CRT(陰極射線管顯示器)1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備4. 主機設備的安裝與連接主機設備的安裝與連接計算機硬件設備采用計算機硬件設備采用“”。安裝中不安裝中不要要使用使用“蠻力蠻力”。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備計算機1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備（1）CPU安裝安裝將將CPU對準卡口，一般不會插錯。對準卡口，一般不會插錯。Intel的的CPU采用無針腳設計，不允許多次安裝。采用無針腳設計，不允許多次安裝。（2）風扇安裝）風扇安裝CPU金屬外殼金屬外殼涂上散熱油膏

6、涂上散熱油膏；風扇底部放在風扇底部放在CPU外殼上，將風扇固定扣具扣緊外殼上，將風扇固定扣具扣緊；將熱風扇電源線插在主板相應插座上。將熱風扇電源線插在主板相應插座上。（3）內存條安裝）內存條安裝內存條盡量靠內存條盡量靠CPU附近的插座安裝。附近的插座安裝。（4）電源安裝）電源安裝電源安裝在機箱的上部。電源安裝在機箱的上部。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備（5）主板安裝）主板安裝將將主板主板放入機箱放入機箱安裝。安裝。主板在安裝時要保持平整。主板在安裝時要保持平整。（6）顯卡安裝）顯卡安裝顯卡安裝在主板顯卡安裝在主板PCI-E x16/32插座。插座。（7）硬盤安裝）硬盤安裝硬盤

7、安裝在機箱的硬盤架中硬盤安裝在機箱的硬盤架中；電源線和信號線連接到主板電源線和信號線連接到主板SATA插座插座和電源插座和電源插座。（8）接線）接線電源直流輸出線插入主板相應插座。電源直流輸出線插入主板相應插座。安裝安裝機箱主機電源開關，電源指示燈接頭，硬盤指示燈接頭，主機箱主機電源開關，電源指示燈接頭，硬盤指示燈接頭，主機復位線接頭，前置機復位線接頭，前置USB接頭，前置音頻接頭等接頭，前置音頻接頭等。檢查所有電源和信號線的檢查所有電源和信號線的連接。連接。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備5. 外部設備的安裝與連接外部設備的安裝與連接插座標記了不同插座標記了不同色彩色彩，插頭

8、對色入座就行。，插頭對色入座就行。大部分接口都采用了大部分接口都采用了“防呆防呆”設計。設計。1.3.1 計算機計算機主要主要硬件硬件設備設備外部外部接線分為接線分為信號線信號線與與電源線電源線；信號線應當盡量信號線應當盡量避免干擾源避免干擾源；例：例：電視機、音響設備電視機、音響設備，微波爐，微波爐等等。電力線應當注意電力線應當注意安全性安全性；所有接線都應當所有接線都應當接觸良好接觸良好；接線應當便于維護。接線應當便于維護。1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備2激光打印機激光打印機打印機類型打印機類型黑白激光打印機黑白激光打印機，彩色激光打印機。彩色激光打印機。打印速度打印速度

9、A4打印紙，碳粉覆蓋率為打印紙，碳粉覆蓋率為5%情況下的打印速度情況下的打印速度；單位：單位：ppm（頁（頁/分鐘）分鐘），目前目前為為1035ppm。打印分辨率打印分辨率單位單位dpi（點（點/英寸）英寸），一般在一般在600dpi600dpi以上。以上。文本打印，文本打印，600dpi；圖片打印，需要圖片打印，需要1 200dpi以上。以上。硒鼓壽命硒鼓壽命一般為一般為2 00020 000頁左右。頁左右。1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備激光打印機激光打印機1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備33D打印機打印機3D打印機是一種快速成形設備打印機是一種快速成形設備

10、。工作步驟：工作步驟：通過通過CAD軟件，對打印物體進行軟件，對打印物體進行3D建模建模；對建成的對建成的3D模型逐層截面（切片）模型逐層截面（切片）；將切片數據傳送到將切片數據傳送到3D打印機上，指導打印機逐層打印。打印機上，指導打印機逐層打印。3D打印機疊加成型打印機疊加成型技術：技術：在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水；然后噴灑一層均勻的粉末然后噴灑一層均勻的粉末；粉末遇到膠水會迅速固化，沒有膠水的區域仍保持松散狀態粉末遇到膠水會迅速固化，沒有膠水的區域仍保持松散狀態；一層膠水一層膠水，一層粉末交替一層粉末交替打印；打印；打印成型后打印成型后，掃除松散的粉末

11、即可得到成品掃除松散的粉末即可得到成品。1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備【補充補充】3D打印機打印機工作原理工作原理1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備【補充補充】3D打印機打印機1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備【補充【補充】 3D打印機打印機1.3.2 計算機常用外部設備計算機常用外部設備【補充【補充】其他設備其他設備1.3.3 計算機基本體系結構計算機基本體系結構1計算機體系結構基本概念計算機體系結構基本概念計算機結構：以以程序員程序員角度看計算機中數據的存儲和處理過程。角度看計算機中數據的存儲和處理過程。計算機系統結構較少發生變化，一旦發生變化

12、，計算機系統結構較少發生變化，一旦發生變化，必然造成新舊硬件之間的不兼容必然造成新舊硬件之間的不兼容。1.3.3 計算機基本體系結構計算機基本體系結構2. 現代計算機的基本設計思想現代計算機的基本設計思想阿塔納索夫三原則：（1 1）以）以的方式實現數字運算和邏輯運算，以的方式實現數字運算和邏輯運算，以保證運算精度；保證運算精度；（2 2）利用）利用實現控制和運算，以保證運算速實現控制和運算，以保證運算速度；度；（3 3）采用）采用的結構，以簡的結構，以簡化計算機設計化計算機設計。3. 馮諾依曼計算機結構設計思想采用采用表示數據和指令表示數據和指令采用采用方式方式計算機由計算機由5組成組成計算機

13、五大部分1.3.3 計算機基本體系結構計算機基本體系結構馮馮諾依曼計算機諾依曼計算機結構結構1.3.3 計算機基本體系結構計算機基本體系結構數據流數據流控制流控制流取數存數地址指令程序數據操作命令處理結果反饋信號響應信號請求信號響應信號請求信號1.3.3 計算機基本體系結構計算機基本體系結構早期馮早期馮諾伊曼設想的控制器是一種硬件設備或電諾伊曼設想的控制器是一種硬件設備或電路，而目前主要由程序（操作系統）來控制整個路，而目前主要由程序（操作系統）來控制整個系統的運行系統的運行。1.4.5 總線和接口總線和接口5早期計算機的三總線系統結構早期計算機的三總線系統結構早期早期IBM PC采用三總線系

14、統結構采用三總線系統結構優點優點：設計簡單設計簡單；缺點缺點：容易造成系統性能瓶頸容易造成系統性能瓶頸。 微 處 理 器 CPU 主存儲器外存接口輸入輸出接口其他I/O口各種外設鍵盤、顯示器等硬盤驅動器AB地址DB數據CB控制1.3.3 微機系統結構微機系統結構6目前目前x86計算機控制中心結構計算機控制中心結構微機微機采用以采用以CPU為核心的為核心的分層結構。分層結構。1.3.4 新型計算機系統研究新型計算機系統研究摩爾定律：1.3.4 新型計算機系統研究新型計算機系統研究討論：摩爾定律對硬件技術的影響？摩爾定律對硬件技術的影響？摩爾定律對軟件技術的影響？摩爾定律對軟件技術的影響？摩爾定律

15、對計算機價格的影響？摩爾定律對計算機價格的影響？摩爾定律對摩爾定律對IT市場的影響？市場的影響？如果汽車市場也遵循摩爾定律？如果汽車市場也遵循摩爾定律？1.3.4 新型計算機系統研究新型計算機系統研究目前的困境發熱極大地影響了芯片的集成度發熱極大地影響了芯片的集成度。CPU制程線寬制程線寬達到達到時，單個電子將會從時，單個電子將會從電電路中逃逸出來，這種路中逃逸出來，這種將產生干擾作用，將產生干擾作用，使集成電路芯片無法正常工作。使集成電路芯片無法正常工作。目前集成電路的目前集成電路的工藝工藝將接近這一極限將接近這一極限。導致科學家在導致科學家在進行進行新型計算機的研究和開發。新型計算機的研究

16、和開發。1.3.4 新型計算機系統研究新型計算機系統研究新型計算機的研究：超導計算機超導計算機量子計算機量子計算機光子計算機光子計算機生物計算機生物計算機神經網絡計算機神經網絡計算機1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標1. 計算機的性能指標性能主要性能主要指標：指標：計算計算與存儲器與存儲器。例例：計算機能不能播放高清視頻是有沒有功能的問題，但是視頻計算機能不能播放高清視頻是有沒有功能的問題，但是視頻畫面效果如何則是性能問題。畫面效果如何則是性能問題。為了得到好的畫面質量，必須使用高頻為了得到好的畫面質量，必須使用高頻CPU和大容量內存。因為和大容量內存。因為高清視頻數據量巨大，低速系統將

17、導致動畫和馬賽克效果。高清視頻數據量巨大，低速系統將導致動畫和馬賽克效果。微機的主要性能指標微機的主要性能指標CPU字長字長時鐘頻率時鐘頻率內存容量內存容量外部設備配置外部設備配置1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標2. 基準測試性能可以通過軟件進行測試。基準測試內容辦公效率性能辦公效率性能多媒體性能多媒體性能3D/浮點性能浮點性能因特網性能因特網性能1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標【補充】常用基準測試軟件計算機常用基準測試軟件計算機常用基準測試軟件軟件名稱軟件名稱軟件類型軟件類型說說 明明SYSMark 2007綜合測試側重辦公軟件有關的性能的測試PCMark Vantage綜合

18、測試運行在Windows Vista下Sisoftware Sandra 2008專項測試Sisoftware SandraWebMark 2004專項測試網絡性能測試3DMark Vantage2008專項測試顯卡性能，運行在Windows Vista下1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標【補充】 SYSMark 2007基準測試軟件SYSMark 20073D建模測試建模測試1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標【補充補充】 Sisoftware Sandra 2011測試軟件測試軟件1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標【補充補充】 CPU測試軟件測試軟件CPU-Z1.4.1 計

19、算機性能指標計算機性能指標【補充補充】顯卡測試軟件：顯卡測試軟件： 3DMark1.4.1 計算機性能指標計算機性能指標3. Linpack基準測試基準測試世界世界500強強計算機計算機采用采用Linpack測試進行排名測試進行排名。測試程序用測試程序用C或或Java語言編寫，用于求解線性方語言編寫，用于求解線性方程和線性最小平方問題。程和線性最小平方問題。測試值為計算機每秒鐘計算多少次。測試值為計算機每秒鐘計算多少次。Linpack測試主要適用測試主要適用“”問題，而不問題，而不適用適用“”問題問題。普通普通微機和微機和PC服務器極少采用服務器極少采用Linpack測試。測試。1.4.1 計

20、算機性能指標計算機性能指標5平均性能與突發性能平均性能與突發性能目前目前CPU的利用率大部分時間都在的利用率大部分時間都在10%以下。以下。臺式計算機臺式計算機左右。左右。用戶希望計算機用戶希望計算機可以可以“”，可見用戶要可見用戶要求求的的不是不是“平均性能平均性能”，而是，而是“”。購買高性能計算機主要用于滿足用戶對購買高性能計算機主要用于滿足用戶對“突發性突發性能能”的要求。的要求。1.4.2 計算機計算機功能功能指標指標功能指標：指計算機是否支持某一特定的操作指計算機是否支持某一特定的操作。例：例：計算機是否支持無線網絡等。計算機是否支持無線網絡等。功能指標往往通過軟件或操作進行測試。

21、功能指標往往通過軟件或操作進行測試。例：例：3D圖形功能、多媒體功能、無線通信功能等圖形功能、多媒體功能、無線通信功能等。硬件提供實現硬件提供實現某些某些功能的基本環境功能的基本環境，功能主要由功能主要由軟件實現。軟件實現。例例：網卡提供了信號傳輸的硬件基礎，而瀏覽網頁、收發郵件、網卡提供了信號傳輸的硬件基礎，而瀏覽網頁、收發郵件、下載文件等功能則由軟件實現。下載文件等功能則由軟件實現。功能測試應注意驅動程序是否安裝正確；操作系功能測試應注意驅動程序是否安裝正確；操作系統的環境是否設置正確等。統的環境是否設置正確等。1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標1可靠性指標可靠性指標可靠性指計算

22、機在規定工作環境下和惡劣工作環可靠性指計算機在規定工作環境下和惡劣工作環境下穩定運行的能力境下穩定運行的能力。可以可以通過廠商的通過廠商的，等因素等因素來衡量。來衡量。例例：不同廠商的主板，由于采用同一芯片組，它們的性能相差不不同廠商的主板，由于采用同一芯片組，它們的性能相差不大。但是，由于采用不同的工藝流程，不同的電子元件材料，不大。但是，由于采用不同的工藝流程，不同的電子元件材料，不同的質量管理方法，它們產品的可靠性將有很大差異。同的質量管理方法，它們產品的可靠性將有很大差異。為了提高主板的可靠性，有些廠商采用為了提高主板的可靠性，有些廠商采用812層印制電路板，蛇行層印制電路板，蛇行布線

23、，大量貼片電容，高質量的接插件，高溫老化工藝等措施，布線，大量貼片電容，高質量的接插件，高溫老化工藝等措施，大大提高了主板的可靠性。大大提高了主板的可靠性。1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標【補充補充】墨菲定律：墨菲定律：世界上沒有世界上沒有100%可靠的系統，可靠的系統，除非這個系統不運行除非這個系統不運行。計算機系統可用性類型可用性類型可用性類型系統可用性（系統可用性（%）每年停機時間每年停機時間容錯可用性99.9999 1min極高可用性99.9995min高可用性99.9953min商業可用性99.98.8h個人可用性9987.6h1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標

24、2整機可靠性測試整機可靠性測試環境測試環境測試：溫度條件測試溫度條件測試，如如用電吹風加熱用電吹風加熱CPU環境環境溫度溫度等；等；設備振動測試設備振動測試，如輕輕拍打工作的顯示器等；，如輕輕拍打工作的顯示器等；人為因素測試人為因素測試，如濫用測試（如亂打鍵盤），如濫用測試（如亂打鍵盤）等。等。電氣測試電氣測試：電氣條件測試電氣條件測試，如如提高市電輸入提高市電輸入電壓電壓等；等；電磁干擾測試電磁干擾測試，如音箱對無線路由器進行干擾等。，如音箱對無線路由器進行干擾等。壽命測試壽命測試：用戶不要輕易進行，否則得不償失。用戶不要輕易進行，否則得不償失。特種測試特種測試：超頻測試，防水測試，功率測試

25、等。超頻測試，防水測試，功率測試等。1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標【補充補充】HD Tune Pro檢測硬盤是否有壞塊檢測硬盤是否有壞塊1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標【補充補充】 Fluke熱像儀檢測計算機發熱熱像儀檢測計算機發熱熱像儀熱像儀筆記本發熱檢測筆記本發熱檢測1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標發熱檢測技術：Fluke熱像儀1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標【補充補充】可靠性測試方法可靠性測試方法可靠性測試的核心是可靠性測試的核心是的設計。的設計。測試要求：測試要求：盡量模擬現場的盡量模擬現場的對可能的失效機理，人為增加破壞因素，找到對可

26、能的失效機理，人為增加破壞因素，找到。測試方法測試方法標準符合性測試：如大內存的使用。標準符合性測試：如大內存的使用。極限條件測試極限條件測試：如在最大環境溫度下工作。如在最大環境溫度下工作。容錯性測試容錯性測試：如低電壓能否啟動。如低電壓能否啟動。HALT（高加速壽命測試）：慎做。（高加速壽命測試）：慎做。破壞性測試：慎做。破壞性測試：慎做。隱含條件測試：如是否需要專用的驅動程序。隱含條件測試：如是否需要專用的驅動程序。1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標3元器件的可靠性篩選元器件的可靠性篩選高溫保存篩選。高溫保存篩選。功率老化篩選。功率老化篩選。溫度沖擊試驗。溫度沖擊試驗。振動、沖

27、擊篩選。振動、沖擊篩選。濕度篩選濕度篩選。1.4.3 計算機可靠性指標計算機可靠性指標【補充補充】電路可靠性設計方法電路可靠性設計方法 。降額設計：如降低器件工作頻率，降低電源功率等。降額設計：如降低器件工作頻率，降低電源功率等。熱設計：如熱計算，熱測試，熱器件選型等。熱設計：如熱計算，熱測試，熱器件選型等。電路安全性設計：如防過流設計，防過壓設計等。電路安全性設計：如防過流設計，防過壓設計等。電磁兼容性設計：如接地設計，屏蔽涉筆，濾波設計等。電磁兼容性設計：如接地設計，屏蔽涉筆，濾波設計等。PCB設計：如布局，布線，接地，阻抗匹配，工藝等。設計：如布局，布線，接地，阻抗匹配，工藝等。可用性設計可用性設計可維修性設計可維修性設計