1.2.3　個人計算機的組成

個人計算機（Personal Computer）屬于微型計算機，從外觀上看它包主機箱、顯示器、鍵盤、鼠標等。主機箱內主要是有主板、CPU、內存、電源、硬盤驅動器、光盤驅動器、顯卡、網卡等。另外，為了在內存儲器、外存儲器和外圍設備之間傳輸數據及指令，主機箱內還有各類通信線。

1．主板

主板，又叫主機板（Mainboard）、系統板（Systemboard）或母板（Motherboard），它安裝在機箱內，是微機最基本的也是最重要的部件之一。主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和面板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件，如圖1-4所示。主板的另一特點是采用了開放式結構。主板上大多有6～8個擴展插槽，供外圍設備的控制卡（適配器）插接。通過更換這些插卡，可以對微機的相應子系統進行局部升級，使廠家和用戶在配置機型方面有更大的靈活性。總之，主板在整個微機系統中扮演著舉足輕重的角色，主板的性能影響著整個微機系統的性能。

（1）BIOS芯片

BIOS芯片是一塊方塊狀的存儲器，里面存有與該主板搭配的基本輸入/輸出系統程序。能夠讓主板識別各種硬件，還可以設置引導系統的設備、調整CPU外頻等。BIOS芯片是可以寫入的，這方便了用戶更新BIOS的版本，以獲取更好的性能及對計算機最新硬件的支持。

（2）南北橋芯片

CPU插槽旁邊被散熱片蓋住的就是北橋芯片。芯片組以北橋芯片為核心，一般情況下，主板的命名都是以北橋的核心名稱命名的（如P45的主板就是用的P45的北橋芯片）。北橋芯片主要負責處理CPU、內存、顯卡三者間的“交通”，由于發熱量較大，因而需要散熱片散熱。南橋芯片則負責硬盤等存儲設備和PCI之間的數據流通。南橋和北橋合稱芯片組。芯片組在很大程度上決定了主板的功能和性能。

（3）內存插槽

內存插槽是內存條與主板相連接的接口，有SD、DDR1、DDR2、DDR3等類型。

（4）總線擴展插槽

總線擴展插槽是顯卡、聲卡、網卡等設備與主板相連接的接口。AGP插槽用以連接AGP顯卡，顏色多為深棕色，位于北橋芯片和PCI插槽之間。隨著3D性能要求的不斷提高，AGP插槽已越來越不能滿足視頻處理帶寬的要求，目前主流主板上顯卡接口多轉向PCI Express。PCI插槽可連接聲卡、網卡、多功能卡等設備，多為乳白色，是主板的必備插槽。

（5）硬盤接口

硬盤接口可分為IDE接口和SATA接口。在型號老些的主板上，多集成兩個IDE口，通常IDE接口都位于PCI插槽下方，從空間上則垂直于內存插槽（也有橫著的）。而新型主板上，IDE接口大多縮減甚至沒有，代之以SATA接口。

（6）COM接口（串口）

目前大多數主板都提供了兩個COM接口，分別為COM1和COM2，作用是連接串行鼠標和外置Modem等設備。

（7）PS/2接口

PS/2接口的功能比較單一，僅能用于連接鍵盤和鼠標。一般情況下，鼠標的接口為綠色，鍵盤的接口為紫色。PS/2接口的傳輸速率比COM接口稍快一些，但這么多年使用之后，雖然現在絕大多數主板依然配備該接口，但支持該接口的鼠標和鍵盤越來越少，大部分外設廠商也不再推出基于該接口的外設產品，更多的是推出USB接口的外設產品。

（8）USB接口

USB接口是現在最為流行的接口，并且可以獨立供電，其應用非常廣泛。USB接口可以從主板上獲得500mA的電流，支持熱插拔，真正做到了即插即用。

（9）LPT接口（并口）

此接口一般用來連接打印機或掃描儀，它采用25腳的DB-25接頭。現在使用LPT接口的打印機與掃描儀已經不多了，大多使用USB接口。

（10）SATA接口

SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment（串行高級技術附件，一種基于行業標準的串行硬件驅動器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規范。

2．內存儲器

計算機內存又稱主存。主存是存取速度快而容量相對較小的一類存儲器。內存分為隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、閃速存儲器（Flash Memory）和高速緩沖存儲器（Cache）。

（1）隨機存取存儲器（Random Access Memory，RAM）

RAM是計算機工作的存儲區，它是一種可高速地、隨機地寫入和讀出數據（寫入速度和讀出速度可以不同）的一種半導體存儲器。RAM的優點是存取速度快、讀寫方便，缺點是數據不能長久保持，斷電后自行消失。RAM根據制造原理不同，可分為靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）。SRAM集成度低，價格高，但速度快，常用作高速緩沖存儲器。DRAM集成度高，價格低，但需要周期性動態刷新，故速度慢。通常所說的內存就是指DRAM。目前，微機中的內存是以內存條的形式插在主板上的。

（2）只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）

ROM模塊中常常用來存放系統啟動程序和參數表，也用來存放常駐內存的監控程序或者操作系統的常駐內存部分。只讀存儲器ROM一旦有了信息，就不能輕易改變，也不會在掉電時丟失，它們在計算機系統中是只供讀出的存儲器。ROM器件有兩個顯著的優點：一是結構簡單，所以位密度比可讀/寫存儲器高；二是具有非易失性，所以可靠性高。ROM又分為四種：掩模ROM或者ROM、可編程的只讀存儲器PROM（Programmable Read Only Memory）、可擦除可編程只讀存儲器EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）、電擦除的可編程只讀存儲器EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）。

（3）閃速存儲器（Flash Memory）

閃速存儲器是具有電擦除和重新編程能力的新型只讀存儲器。它是一種高密度、非易失性的讀寫半導體存儲器，既可在斷電情況下長期保存信息，又能在不需要特殊高電壓的情況下進行快速擦除和重寫。閃速存儲器突破了傳統的存儲器體系，改善了現有存儲器的特性，其獨特的性能使其廣泛地運用于各個領域，包括嵌入式系統、電信交換機、蜂窩電話、網絡互連設備、儀器儀表和家用電器等。

（4）高速緩沖存儲器（Cache）

內存由于容量大、尋址系統繁多、讀寫電路復雜等原因，造成了內存的工作速度大大低于CPU的工作速度，直接影響了計算機的性能。為了解決內存與CPU工作速度上的矛盾，計算機專家在CPU和內存之間增設一級容量不大、但速度很快的高速緩沖存儲器（Cache）。Cache通常由靜態存儲器（SRAM）構成。Cache中存放常用的程序和數據，當CPU訪問這些程序和數據時，首先從高速緩存中查找，如果所需程序和數據不在Cache中，則到內存中讀取數據，同時將數據寫到Cache中。采用Cache可以提高系統的運行速度。

3．外存儲器

外存儲器是指除計算機內存及CPU緩存以外的存儲器，此類存儲器一般斷電后仍然能保存數據。外存儲器又稱輔助存儲器（簡稱外存），外存儲器是CPU不能直接訪問的存儲器，它需要經過內存儲器與CPU及I/O設備交換信息，用于長久地存放大量的包括暫不使用的程序和數據。外存儲器有三種基本的存儲類型：磁存儲器、光存儲器和閃存。像硬盤、軟盤、磁帶、光盤、U盤、移動硬盤等，大都是由機械部件帶動，速度與內存相比就顯得慢得多。

（1）硬磁盤存儲器（Hard Disk）

硬磁盤存儲器簡稱硬盤。硬盤是由涂有磁性材料的合金圓盤組成的，是計算機系統的主要外存儲器。硬盤按盤徑大小可分為3.5、2.5、1.8英寸（1英寸≈2.54厘米）等。目前大多數計算機上使用的硬盤是3.5英寸的。硬盤的兩個主要性能是硬盤的平均尋道時間和內部傳輸速率。一般來說，轉速越高的硬盤尋道的時間越短，而且內部傳輸速率也越高。

目前，市場上硬盤常見的轉速有5400轉/分、7200轉/分，較快的平均尋道時間為8ms，內部傳輸速率為190MB/s。一個硬盤一般由多個盤片組成，盤片的每一面都有一個讀寫磁頭。每個盤面被劃分為若干個磁道（不同的硬盤磁道數不同），每個磁道又被劃分為若干個扇區（不同的硬盤扇區數不同）。每個存儲表面的同一道形成一個圓柱面，稱為柱面。柱面是硬盤的一個常用指標。

硬盤的存儲容量計算公式為：

存儲容量=磁頭數×柱面數×每柱面扇區數×每扇區字節數。

目前常見硬盤存儲容量有320GB、500GB、1TB等。

（2）光盤存儲器

光盤指的是利用光學方式進行信息存儲的圓盤。采用非磁性介質進行光存儲的第一代光存儲技術，其缺點是不能像磁記錄介質那樣把內容抹掉后重新寫入新的內容。而采用非磁性介質進行光存儲的第二代光存儲技術，其特點是可擦寫。目前常用于計算機系統的光盤有三種類型：只讀型光盤、一次寫入型光盤和可擦寫型光盤，又有CD與DVD標準之分。

①CD-ROM，又稱為致密盤只讀存儲器，是一種只讀的光存儲介質。它是基于原本用于音頻CD的CD-DA（Digital Audio）格式發展起來的。這種光盤是由生產廠家預先將數據或程序寫入的，出廠后用戶只能讀取，而不能寫入或修改。

②CD-R，一次性寫入光盤，但必須在光盤刻錄機中進行。刻錄原理是由高功率激光照射光盤的染料層，使其產生化學變化，光盤表面被照射到的地方產生凹陷，沒有被照射到的還是平的，于是就可以像CD-ROM一樣存儲數據了。而所謂化學變化，即表示再也無法恢復到原來的狀態，所以CD-R只能寫入一次，不能重復寫入。

③CD-RW，可擦寫光盤。它表面的染料層與CD-R不一樣，它是被鍍上的一層很薄的薄膜，這種薄膜的材質多為銀、銦、硒或碲的結晶，這個結晶層的特點是能呈現出結晶與非結晶兩種狀態。當光盤表面受到激光的照射時，結晶層便在這兩種狀態之間相互轉換，從而呈現出凹陷和平地的效果。由于材質的關系，晶體狀態改變次數有限，大約在1500次左右，也就是說，一張CD-RW的壽命平均可以擦寫1500次。

CD-R和CD-RW根據品質的不同，能夠承受的寫入速度也有快慢之分，它們采用的速度參數沿用了CD-ROM驅動器關于速度的定義。國際電子工業聯合會將第一代光盤的數據傳輸速率150KB/s規定為單倍速，隨著硬件技術的不斷發展，光盤的數據傳輸速率又提高到了2倍速、4倍速、8倍速等。例如，光盤標明為8x，是指容許的最高刻錄速度為8倍速。通常情況下，刻錄軟件在進行刻錄時能自動偵測出這個速度，如果盤片最高速度為8x，則可以選擇使用的寫入速度為8x、4x或2x。

DVD標準極大地提高了CD尺寸光盤的存儲容量，因而為一些應用程序提供了足夠的空間。CD最多可以容納700MB（80min）數據，這個容量聽起來雖然比較大，但對于許多應用程序來說根本不夠，特別是有些視頻應用更是如此；而DVD的單面盤就可以存儲4.7GB（單層）到8.5GB（雙層）容量的數據，這是CD容量的11.5倍，雙面DVD容量是上述值的兩倍，不過目前要讀取另一面盤，還得手工將其翻轉過來。和CD光盤一樣，DVD光盤也有相應的DVD-ROM、DVD-R和DVD-RW之分。

（3）閃盤存儲器

閃盤存儲器通常有U盤及一些常用于照相機、手機等的閃存卡，是目前最常用的移動存儲設備，一般采用USB接口與PC連接。閃存的特點是體積小、重量輕，由USB接口直接供電，不用驅動器，可熱插拔、使用非常方便，存儲容量大（16MB～1TB），讀寫速度快（USB 1.1/2.0），保存時間長（達10年之久），可重復擦寫100萬次以上。閃盤存儲器的組成非常簡單，包括閃存芯片、USB I/O控制芯片及接口連接器三大部分。

4．輸入設備

（1）鍵盤（Keyboard）

計算機鍵盤上鍵的排列已有ISO 2530:1975和中國國家標準GB/T 2787—1981《信息處理交換用七位編碼字符集鍵盤的字母數字區布局》規定。鍵盤上的每個鍵都有一個鍵開關，鍵開關有機械觸點式、電容式、薄膜式等多種。其作用是檢測出使用者的擊鍵動作，把機械的位移轉換成電信號，輸入到計算機中去。

（2）鼠標（Mouse）

鼠標是一種控制顯示器屏幕上光標位置的輸入設備。在桌面上或專用的平板上移動鼠標，使光標在屏幕上移動選中屏幕上提示的某項命令或功能，并按一下鼠標上的按鈕就完成了所要進行的操作。鼠標上有兩個或三個按鈕，每個按鈕的功能在不同的應用環境中有不同的作用。

鼠標依照所采用的傳感技術可分為機械式、光電式和機械光電式三種。機械式鼠標底部有一個圓球，通過圓球的滾動帶動內部兩個圓盤運動，通過編碼器將運動的方向和距離信號輸入計算機。光電式鼠標采用光電傳感器，底部不設圓球，而是一個由光電元件和光源組成的部件。當它在專用的有明暗相間的小方格的平板上運動時，光電傳感器接收到反射的信號測出移動的方向和距離。機械光電式鼠標是上述兩種結構的結合，它底部有圓球，但圓球帶動的不是機械編碼盤而是光學編碼盤，從而避免了機械磨損，也不需要專用的平板。

5．輸出設備

（1）顯示器（Display）

顯示器是由監視器（Monitor）和顯示適配器（Display Adapter）及有關電路和軟件組成的用以顯示數據、圖形、圖像的計算機輸出設備。顯示器的類型和性能由組成它的監視器、顯示適配器和相關軟件共同決定。監視器通常使用分辨率較高的顯像管作為顯示部件。顯像管是將電信號轉變為可見圖像的電子束管，又稱為陰極射線管CRT。

除了CRT顯示器，LCD（Liquid Crystal Display）液晶顯示器已成為當今顯示器發展的主流。其主要技術參數有亮度、對比度、視野角度、響應速度和顏色。亮度高的屏幕在亮度高的環境下依然能夠呈現鮮艷明亮的圖像。對比度越高圖像越有層次感和立體感，能看到的細節比較多。視野角度分水平和垂直兩方面。屏幕越大要求視野角度越高，電視要求的視野角度要比顯示器的大。響應速度越快畫面的拖尾現象越小，主要是玩游戲和觀看影片的時候要求比較高。顏色采用6bit+FRC，或8bit。8bit要比6bit+FRC顯示的顏色更多。LCD的顯示器一般要比相同屏幕尺寸的CRT顯示器昂貴，但是它有很多的優點：薄而且外觀時尚、省電、重量輕（尤其是在屏幕尺寸大的時候）、清晰銳利的圖像、基本上沒有低頻電磁輻射等。

（2）打印機（Printer）

打印機是計算機系統中的一個重要輸出設備，它可以把計算機處理的結果在紙上打印出來。

①針式打印機（Wire Printer）用一組細針，在電路的驅動下擊打色帶在紙上留下墨跡。由打印機針頭的數量可分為9針打印機和24針打印機。一個西文字符可以由8×9點陣組成，用9針打印機一次就可以打印一行。一個漢字則需要由16×16、24×24或更多的點陣組成。對于一個24×24點陣組成的漢字，用9針打印機需要反復3次才能完成。而使用24針打印機則可以一次打印完畢。點陣式打印機由于采用了擊打方式，所以打印中噪聲較大，它可以使用多種打印紙（有孔的寬型紙、窄型紙、復印紙或其他的單頁紙等）。可以用復寫打印紙一次打印多份拷貝，還可以打印蠟紙用于印刷。針式打印機打印的質量與色帶的新舊程度有關。

②噴墨式打印機（Ink-jet Printer）是將墨水通過細小的噴嘴噴到紙上，打印質量較點陣式打印機好，噪聲也較小。但是，它只能使用質量較好的單頁紙，有的更限制為一種規格（一般是A4）的復印紙。噴墨打印機的消耗材料墨盒的價格比點陣式打印機的色帶價格要高。另外，它不能同時打印多份拷貝，也不能打印蠟紙。

③激光打印機（Laser Printer）的打印質量最好、速度快、噪聲低，但價格比前兩種高。激光打印機的工作原理是由激光器發出的激光束經聲光調制偏轉器按字符點陣的信息調制，在高頻超聲信號的作用下，聲光偏轉器衍射出形成字符的調制光束。當頻率變化時，激光束的衍射角度隨之變化，形成縱向的扇出光束。此扇出光束經高速旋轉的多面鏡反射，在預先荷電的轉印鼓面上掃描曝光。鼓面被激光束照射部位的電荷消失，形成靜電潛象。當鼓面經過帶相反電荷的色粉時，由于靜電作用吸附上色粉，進行顯影。在電場的作用下，色粉由鼓面被轉印到紙上。經熱擠滾壓定影之后，字符便永久性地印在紙上。

此外，還有一些特殊用途的打印機，如票據打印機、條碼打印機等。