任務1.3 組裝計算機

1.3.1 任務要點

◆ 計算機系統的組成。

◆ 計算機硬件系統。

◆ 計算機軟件系統。

◆ 計算機的性能指標。

1.3.2 任務要求

某公司行政部門因工作需配置一臺能處理辦公文檔的臺式機，并提供4000元專項經費，不能超出經費最大金額。要求經過市場價格調查，提供性價比高的配置清單，采購完計算機后，再根據公司實際要求，填寫安裝軟件清單，包括裝機所必需的操作系統等系統軟件和日常工作所需的應用軟件。

1.3.3 實施過程

（1）通過市場調查價格，根據客戶用途，形成計算機組裝硬件參數及配件價格清單，根據硬件參數指標及其計算機總價選擇一組性價比較高的組裝計算機，如圖1-2所示。

（2）根據公司提出的實際工作要求，分類填寫軟件清單，首先討論并填寫適用的操作系統和數據庫管理系統，然后綜合工作需求和員工使用習慣，填寫需要安裝的應用軟件。

1.3.4 知識鏈接

1.計算機系統的組成

一個完整的計算機系統由硬件（Hardware）系統和軟件（Software）系統兩大部分組成，如圖1-3所示。

硬件系統通常是指組成計算機的所有物理設備，簡單地說就是看得見、摸得著的東西，包括計算機的輸入設備、輸出設備、存儲器、CPU等。通常把不裝備任何軟件的計算機稱為“裸機”。

軟件系統是指在硬件設備上運行的程序、數據及相關文檔的總稱。軟件是以文件的形式存放在軟盤、硬盤、光盤等存儲器上，一般包括程序文件和數據文件兩類。軟件系統按照功能的不同，通常分為系統軟件和應用軟件兩類。

2.計算機硬件系統

（1）中央處理器。

中央處理器（Central Processing Unit，CPU）主要由運算器、控制器兩大功能部件組成，它是計算機系統的核心。中央處理器和內存儲器構成了計算機的主機。

CPU的主要功能是按照程序給出的指令序列分析指令、執行指令，完成對數據的加工處理。計算機的所有操作，如數據處理、鍵盤的輸入、顯示器的顯示、打印機的打印、結果的計算等都是在CPU的控制下進行的。CPU的外觀如圖1-4所示。

① 運算器。運算器主要完成各種算術運算和邏輯運算，是對信息進行加工和處理的部件，它主要由算術邏輯單元（Arithmctical Logic Unit，ALU）、寄存器組成。算術邏輯單元主要完成二進制數的加、減、乘、除等算術運算和或、與、非等邏輯運算以及各種移位操作。寄存器組一般包括累加器、數據寄存器等，主要用來保存參加運算的操作數和運算結果，狀態寄存器則用來記錄每次運算結果的狀態，如結果是零還是非零、是正還是負等。

② 控制器。控制器是整個計算機的神經中樞，用來協調和指揮整個計算機系統的操作，它本身不具有運算功能，而是通過讀取各種指令，并對其進行翻譯、分析，而后對各部件做出相應的控制。它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數器、時序電路等組成。

（2）存儲器。

存儲器（Memory）是計算機系統中的記憶設備，用來存放程序和數據。計算機中的全部信息（包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果等）都保存在存儲器中，它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。按存儲器在計算機中的作用，可以分為主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器。

① 主存儲器。

主存儲器，又稱內存儲器，簡稱主存（內存）。用于存放當前正在執行的數據和程序，與外存儲器相比，其速度快、容量小、價格較高。主存儲器與CPU直接連接，并與CPU直接進行數據交換。

按照存取方式，主存儲器可分為隨機存儲器和只讀存儲器兩類。

a.隨機存儲器（RAM）。RAM用于存放當前運算所需要的程序和數據以及作為各種程序運行所需的工作區等。工作區用于存放程序運行產生的中間結果、中間狀態、最終結果等。斷電后，RAM中的內容自動消失，且不可恢復。

RAM又可分為動態RAM（DRAM）和靜態RAM（SRAM）。DRAM的特點是集成度高，主要用于大容量內存儲器；SRAM的特點是存取速度快，主要用于高速緩沖存儲器。

內存條（SIMM）是將RAM集成塊集中在一起的一小塊電路板，它插在計算機中的內存插槽上。目前市場上常見的內存條有8GB/條、16GB/條等，如圖1-5所示。

b.只讀存儲器（ROM）。ROM是一種只能讀出不能寫入的存儲器，其信息通常是在脫機情況下寫入的。ROM最大的特點是在斷電后它的內容不會消失，因此，在微型計算機中常用ROM來存放固定的程序和數據，例如監控程序、操作系統專用模塊等。

主存儲器主要技術指標有存取時間、存儲容量和數據傳輸速度。

存取時間是指從存儲器讀出一個數據或將一個數據寫入存儲器的時間。存取時間通常用納秒（ns）表示。

存儲容量是指存儲器中可存儲的數據總量，一般以字節為單位。

數據傳輸速度是指單位時間內存取的數據總量，一般以位/秒（b/s）或字節/秒（B/s）表示。

② 輔助存儲器。

輔助存儲器又稱外存儲器，簡稱外存。與主存儲器相比，它的特點是存儲容量大、成本低、速度慢、可以永久地脫機保存信息。它不直接與CPU交換數據，而是和主存成批交換信息。輔助存儲器在斷電的情況下可長期保存數據，又稱為永久性存儲器。

a.硬盤。硬盤是一種將可移動磁頭、盤片組固定在全密閉驅動器艙中的磁盤存儲器，具有存儲容量大、數據傳輸率較高、存儲數據可長期保存等特點。在計算機系統中，常用于存放操作系統、各種程序和數據。硬盤的外觀如圖1-6所示。

目前硬盤有固態硬盤（SSD新式硬盤）、機械硬盤（HDD傳統硬盤）、混合硬盤（Hybrid Hard Disk，HHD基于傳統機械硬盤誕生的新硬盤）。SSD采用閃存顆粒來存儲，HDD采用磁性碟片來存儲，HHD是把磁性硬盤和閃存集成到一起的一種硬盤。

b.光盤。光盤是以光信息作為存儲物的載體存儲數據的一種存儲器，需要使用光盤驅動器來讀寫。按功能可分為只讀型光盤（CD-ROM）、一次性寫入光盤（CD-R）、可擦寫光盤（CD-RW）等。光盤的外觀與存儲原理如圖1-7所示。

光盤的最大特點是存儲容量大、可靠性高，光盤的優勢還在于它具有存取速度快、保存管理方便等特點。光盤主要分為CD、DVD、藍光光盤等幾種類型，其中CD的存儲容量可以達到700MB左右，DVD的存儲容量可以達到4.7GB以上，而藍光光盤的存儲容量更是可以達到25GB以上。

c.U盤。U盤是一種新型存儲器，全稱USB閃存盤，英文名USB Flash Disk。它是一種使用USB接口的無須物理驅動器的微型高容量移動存儲產品，通過USB接口與電腦連接，實現即插即用。U盤的外觀如圖1-8所示。

U盤的優點包括小巧、便于攜帶、存儲容量大、價格便宜、性能可靠等。另外，U盤還具有防潮防磁、耐高低溫等特性，安全可靠性很高。U盤可重復使用，性能穩定，可反復擦寫達100萬次以上，數據至少可保存10年。

③ 高速緩沖存儲器。

高速緩沖存儲器（Cache）是為了解決CPU和主存之間速度不匹配而采用的一項重要技術，是介于CPU和主存之間的小容量存儲器，但存取速度比主存快。Cache能高速地向CPU提供指令和數據，從而加快了程序的執行速度。從功能上看，它是主存的緩沖存儲器，由高速的SRAM組成。

（3）輸入設備。

輸入設備（InputDevice）是指向計算機輸入數據和信息的設備，是計算機與用戶或其他設備之間通信的橋梁。輸入設備是人或外部與計算機進行交互的一種裝置，用于把原始數據和處理這些數的程序輸入計算機。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、軟盤驅動器、硬盤驅動器、光盤驅動器、麥克風、攝像頭、掃描儀等。鍵盤和鼠標的外觀如圖1-9所示。

① 鍵盤。鍵盤（Keyboard）是最常用也是最主要的輸入設備，通過鍵盤，可以將英文字母、數字、標點符號等輸入計算機，從而向計算機發出命令、輸入數據等。鍵盤接口分為XT、AT、PS/2、USB等；PC系列機使用的鍵盤有83鍵、84鍵、101鍵、102鍵和104鍵等多種。

② 鼠標。

鼠標（Mouse）是一種將位移信號轉換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉換來控制屏幕上的光標箭頭的移動的硬件設備。目前廣泛使用的光電鼠標用光電傳感器取代了傳統的滾球。

（4）輸出設備。

輸出設備（Output Device）是計算機的終端設備，用于接收計算機數據的輸出顯示、打印、聲音、控制外圍設備操作等，用于把各種計算結果的數據或信息以數字、字符、圖像、聲音等形式表示出來。常用的輸出設備有顯示器、打印機、軟盤驅動器、硬盤驅動器、光盤驅動器、繪圖儀、音箱、耳機等。

① 顯示器。顯示器（Monitor）是計算機必備的輸出設備之一，常用的可以分為CRT、LCD、PDP、LED、OLED等多種，如圖1-10所示。

CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調節的多分辨率模式、響應時間極短等優點，價格便宜。

LCD顯示器即液晶顯示器，具有輻射小、耗電小、散熱小、體積小、圖像還原精確、字符顯示銳利等特點。

PDP等離子顯示器比LCD顯示器體積更小、重量更輕，而且具有無X射線輻射、顯示亮度高、色彩還原性好、灰度豐富、對迅速變化的畫面響應速度快等優點。

LED顯示器具有耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠等特點。

OLED顯示器的特點是主動發光、視角范圍大、響應速度快、圖像穩定、亮度高、色彩豐富、分辨率高等。

② 打印機。打印機（Printer）是計算機的輸出設備之一，用于將計算機處理結果打印在相關介質上，如圖1-11所示。

衡量打印機好壞的指標有三項：打印分辨率、打印速度和噪聲。打印機的種類很多，按打印元件對紙是否有擊打動作，分為擊打式打印機和非擊打式打印機。

打印機分辨率一般是指最大分辨率，分辨率越高，打印質量越高。一般針式打印機的分辨率是180DPI～360DPI；噴墨打印機的分辨率是720DPI～2880DPI；激光打印機為300DPI～2400DPI。

常見的打印機主要包括以下三種。

a.噴墨打印機。噴墨打印機（InkJet Printer）使用大量的噴嘴將墨點噴射到紙張上。由于噴嘴的數量較多，且墨點細小，能夠做出比針式打印機更細致、混合更多種的色彩效果。噴墨打印機的價格居中，打印品質也較好，較低的一次性購買成本可獲得彩色照片級輸出的效果；使用耗材為墨盒，成本較高，長時間不用容易堵頭。

b.激光打印機。激光打印機（Laser Printer）是一種利用碳粉附著在紙上而成像的打印機，其工作原理主要是利用一個控制激光束的磁鼓，借助控制激光束的開啟和關閉，當紙張在磁鼓間卷動時，上下起伏的激光束會在磁鼓產生帶電核的圖像區，此時打印機內部的碳粉會受到電荷的吸引而附著在紙上，形成文字或圖形。由于碳粉屬于固體，而激光束有不受環境影響的特性，所以激光打印機可以長年保持印刷效果清晰細致，打印在任何紙張上都可得到好的效果。激光打印機打印速度快，高端產品可以滿足高負荷企業級輸出以及圖文輸出；中低端產品的彩色打印效果不如噴墨機，可使用的打印介質較少。

c.針式打印機。針式打印機（DotMatrix Printer）也稱撞擊式打印機，其基本工作原理類似于人們用復寫紙復寫資料一樣。針式打印機中的打印頭是由多支金屬撞針組成的，撞針排列成一直行。當指定的撞針到達某個位置時，便會彈射出來，在色帶上打擊一下，讓色素印在紙上成為其中一個色點，配合多個撞針的排列樣式，便能在紙上打印出文字或圖形。針式打印機可以復寫打印（如發票及多聯單據打印），可以超厚打印（如存折證書打印），耗材為色帶，耗材成本低；但工作噪聲大，體積不可能縮小，打印精度不如噴墨機和激光機。

（5）其他設備。

其他設備（Other Device）包括組成計算機系統的擴展接口設備及其必備部件。

① 主板（Motherboard）。

主板在整個PC系統里扮演著非常重要的角色，所有的配件和外設都必須以主板作為運行平臺，才能進行數據交換等工作。可以說主板是整個計算機的中樞，所有部件及外設只有通過它才能與處理器連接在一起進行通信，并由處理器發出相應的操作指令，執行相應的操作。因此主板是把CPU、存儲器、輸入/輸出設備連接起來的紐帶。

主板上包含CPU插座、內存插槽、芯片組、BIOS芯片、供電電路、各種接口插座、各種散熱器等部件，它們決定了主板的性能和類型，如圖1-12所示。

② 機箱。

機箱作為一種計算機配件，它的主要作用是放置和固定各個配件，起到一個承載和保護作用。此外，機箱具有屏蔽電磁輻射的重要作用。

從外觀看，機箱包括外殼、各種開關、鍵盤、鼠標接口、USB擴展接口、顯示器和網絡接口、指示燈等，另外，機箱的內部還包括各種支架，如圖1-13所示。

機箱的作用主要有兩個：第一，它提供空間給電源、主機板、各種擴展板卡、軟盤驅動器、光盤驅動器、硬盤驅動器等存儲設備，并通過機箱內部的支撐、支架、各種螺絲或卡子、夾子等連接件將這些零配件牢固地固定在機箱內部，形成一個集約型的整體；第二，它堅實的外殼保護著板卡、電源及存儲設備，能防壓、防沖擊、防塵，并且它還能發揮防電磁干擾和輻射的功能。

機箱的品牌較多，常見的品牌主要有愛國者、MSI（微星）、DELUX（多彩）、Tt、Foxconn （富士康）、金河田、世紀之星、Huntkey（航嘉）、新戰線、麥藍、技展等。

③ 電源。

電源是把220V交流電轉換成直流電，并專門為電腦配件如主板、驅動器、顯卡等供電的設備，其外觀如圖1-14所示。電影是電腦各部件供電的樞紐，是電腦的重要組成部分，目前PC電源大都是開關型電源。

電源的品牌比較多，常見的品牌有航嘉、長城、多彩、金河田、技展、Tt、鑫符、冷酷至尊、HKC、新戰線等。

④ 顯卡。

顯卡是計算機的基本配置之一，其外觀如圖1-15所示。顯卡承擔輸出顯示圖形的任務，對于從事專業圖形設計的人來說非常重要。顯卡圖形芯片供應商主要有AMD和nVidia等。

顯卡按獨立性可以分為獨立顯卡和集成顯卡兩種。

a.集成顯卡。集成顯卡是將顯示芯片、顯存及其相關電路都集成在主板上，與其融為一體的顯卡。集成顯卡的顯示效果與處理性能相對較弱，不能對顯卡進行硬件升級，但可以通過CMOS調節頻率或刷入新BIOS文件實現軟件升級來挖掘顯示芯片的潛能。

集成顯卡的優點是功耗低、發熱量小，部分集成顯卡的性能已經可以媲美入門級的獨立顯卡。

b.獨立顯卡。獨立顯卡是指將顯示芯片、顯存及其相關電路單獨做在一塊電路板上，自成一體而作為一塊獨立的板卡存在，它需占用主板的擴展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E）。

獨立顯卡的優點是單獨安裝有顯存，一般不占用系統內存，在技術上也較集成顯卡先進得多，容易進行顯卡的硬件升級。

獨立顯卡的缺點是功耗大，發熱量也較大，需額外花費購買顯卡的資金。

常見顯卡品牌：藍寶石、華碩、迪蘭恒進、麗臺、索泰、訊景、技嘉、映眾、微星、映泰、耕升、旌宇、影馳、銘瑄、翔升、盈通、北影、七彩虹、斯巴達克、昂達、小影霸等。

3.計算機軟件系統

軟件是用戶與硬件之間的接口界面，是計算機系統必不可少的組成部分，用戶主要是通過軟件與計算機進行交流的。微型計算機的軟件系統分為系統軟件和應用軟件兩類。

（1）系統軟件。

系統軟件是指控制和協調計算機及外部設備，支持應用軟件開發和運行的軟件，是無須用戶干預的各種程序的集合。應用軟件是利用計算機解決某類問題而設計的程序的集合，供多用戶使用。

① 操作系統。操作系統（Operating System，OS）是最基本、最重要的系統軟件。它負責管理計算機系統的全部軟件資源和硬件資源，合理地組織計算機各部分協調工作，為用戶提供操作和編程界面。

② 程序設計語言。人和計算機交流信息使用的語言稱為計算機語言或程序設計語言。

③ 數據庫管理系統。數據庫管理系統（DataBase Management System，DBMS）是一種為管理數據庫而設計的大型計算機軟件管理系統。數據庫管理系統是有效地進行數據存儲、共享和處理的工具。具有代表性的數據管理系統有Oracle、Microsoft SQL Server、Access、MySQL及PostgreSQL等。

（2）應用軟件（Application Software）。

應用軟件是用戶可以使用的各種程序設計語言，以及用各種程序設計語言編制的應用程序的集合，分為應用軟件包和用戶程序，如文字處理軟件、表格處理軟件、繪圖軟件、財務軟件、過程控制軟件等。

① 文字處理軟件。文字處理軟件主要用于對輸入計算機的文字進行編輯，并能將輸入的文字以多種字形、字體及格式打印出來。目前常用的文字處理軟件有Microsoft Word、WPS等。

② 表格處理軟件。表格處理軟件能夠根據用戶的要求處理各式各樣的表格并存盤打印出來。目前常用的表格處理軟件有Microsoft Excel等。

4.計算機的性能指標

對于大多數普通用戶來說，可以從以下幾個指標來大體評價計算機的性能。

（1）主頻。主頻是衡量計算機性能的一項重要指標。微型計算機一般采用主頻來描述運算速度，例如Intel Corei7-4790K的主頻為4.0GHz。一般說來，主頻越高，運算速度就越快。

（2）字長。一般說來，計算機在同一時間內處理的一組二進制數稱為一個計算機的“字”，而這組二進制數的位數就是“字長”。在其他指標相同時，字長越大，計算機處理數據的速度就越快。現在的計算機字長大都為64位。

（3）內存儲器的容量。內存是CPU可以直接訪問的物理存儲器，需要執行的程序與需要處理的數據存放在內存中，內存儲器容量的大小反映了計算機即時存儲信息的能力。隨著操作系統的升級，應用軟件的不斷豐富及其功能的不斷擴展，人們對計算機內存容量的需求也不斷提高。目前，常見的內存容量都在4GB以上。內存容量越大，系統功能就越強大，能處理的數據量就越龐大。

（4）外存儲器的容量。外存儲器容量通常是指硬盤容量（包括內置硬盤和移動硬盤）。外存儲器容量越大，可存儲的信息就越多，可安裝的應用軟件就越豐富。目前，硬盤容量一般為512GB至4TB。

除了上述這些主要性能指標外，計算機還有其他一些指標，例如，所配置外圍設備的性能指標以及所配置系統軟件的情況等。另外，各項指標之間也不是相互獨立的，在實際應用時，應該把它們綜合起來考慮，而且還要遵循“性能價格比”的原則。

1.3.5 知識拓展

1.計算機工作原理

1945年，馮·諾依曼通過分析、總結發現，計算機主要是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大功能部件組成的。

計算機根據編制好的程序，通過輸入設備將程序和數據存入存儲器，再根據指令要求對數據進行分析和處理后，通過輸出設備將處理結果進行輸出，這一過程稱“馮·諾依曼原理”，如圖1-16所示。

2.操作系統的種類

隨著用戶對操作系統的功能、應用環境、使用方式不斷提出新的要求，逐步形成了不同類型的操作系統。根據操作系統的功能，可分為以下幾類。

（1）單用戶操作系統。

計算機系統在單用戶單任務操作系統的控制下，只能串行地執行用戶程序，個人獨占計算機的全部資源，CPU運行效率低。DOS操作系統即屬于單用戶單任務操作系統。

現在大多數的個人計算機操作系統是單用戶多任務操作系統，允許多個程序或多個作業同時存在和運行。常用的操作系統中，Windows 3.x是基于圖形界面的16位單用戶多任務操作系統；Windows 95和Windows 98是32位單用戶多任務操作系統；目前使用較多的Windows 7、Windows 10是多用戶多任務操作系統。

（2）批處理操作系統。

批處理操作系統以作業為處理對象，連續處理在計算機系統運行的作業流。這類操作系統的特點是：作業的運行完全由系統自動控制，系統的吞吐量大，資源的利用率高。

（3）分時操作系統。

分時操作系統使多個用戶同時在各自的終端上聯機使用同一臺計算機，CPU按優先級分配各個終端的時間片，輪流為各個終端服務。對用戶而言，有“獨占”這一臺計算機的感覺。分時操作系統側重于及時性和交互性，使用戶的請求盡量能在較短的時間內得到響應。常用的分時操作系統有UNIX和VMS等。

（4）實時操作系統。

實時操作系統是對隨機發生的外部事件在限定時間范圍內做出響應并對其進行處理的系統。外部事件一般指來自與計算機系統相關聯系的設備服務和OS數據采集。實時操作系統廣泛用于工業生產過程的控制和事務數據處理中，常用的實時操作系統有RDOS等。

（5）網絡操作系統。

為計算機網絡配置的操作系統稱為網絡操作系統。它負責網絡管理、網絡通信、資源共享和系統安全等工作。常見的網絡操作系統主要有UNIX、Linux、Windows等系列。

（6）分布式操作系統。

分布式操作系統是用于分布式計算機系統的操作系統。分布式計算機系統是由多個并行工作的處理機組成的系統，提供高度的并行性和有效的同步算法與通信機制，自動實行全系統范圍的任務分配并自動調節各處理機的工作負載，如MDS、CDCS等。

3.計算機語言的種類

計算機語言通常分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。

（1）機器語言。

機器語言是用二進制代碼表示的計算機能直接識別和執行的一種機器指令的集合。它是計算機的設計者通過計算機的硬件結構賦予計算機的操作功能。機器語言具有可直接執行和速度快等特點。

（2）匯編語言。

匯編語言是由一組與機器語言指令一一對應的符號指令和一些簡單語法組成的，比機器語言更加直觀，也易于書寫和修改，可讀性較好。用匯編語言編寫的程序，計算機不能直接識別和執行。只有通過匯編程序翻譯成機器語言才能執行。

（3）高級語言。

高級語言比較接近自然語言，便于記憶和掌握，如Basic語言、C++語言、Java語言等。但用高級語言編寫的程序，計算機也不能直接執行，只有通過編譯或解釋程序翻譯成目標程序，然后計算機才能執行。這種翻譯過程一般有解釋和編譯兩種方式。解釋程序是將高級語言編寫的源程序翻譯成機器指令，翻譯一條執行一條；而編譯程序是將源程序整段地翻譯成目標程序，然后執行。

1.3.6 技能訓練

練習：

（1）根據個人的功能要求，填寫一份個人計算機配置清單。

（2）按照完成的配置清單進行市場價格調研，完善清單，使其性價比更高。

（3）根據個人要求及學習需要，填寫個人需要安裝的操作系統和日常學習生活所需的應用軟件清單。