1.2.3　个人计算机的组成

个人计算机（Personal Computer）属于微型计算机，从外观上看它包主机箱、显示器、键盘、鼠标等。主机箱内主要是有主板、CPU、内存、电源、硬盘驱动器、光盘驱动器、显卡、网卡等。另外，为了在内存储器、外存储器和外围设备之间传输数据及指令，主机箱内还有各类通信线。

1．主板

主板，又叫主机板（Mainboard）、系统板（Systemboard）或母板（Motherboard），它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件，如图1-4所示。主板的另一特点是采用了开放式结构。主板上大多有6～8个扩展插槽，供外围设备的控制卡（适配器）插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色，主板的性能影响着整个微机系统的性能。

（1）BIOS芯片

BIOS芯片是一块方块状的存储器，里面存有与该主板搭配的基本输入/输出系统程序。能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备、调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的，这方便了用户更新BIOS的版本，以获取更好的性能及对计算机最新硬件的支持。

（2）南北桥芯片

CPU插槽旁边被散热片盖住的就是北桥芯片。芯片组以北桥芯片为核心，一般情况下，主板的命名都是以北桥的核心名称命名的（如P45的主板就是用的P45的北桥芯片）。北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”，由于发热量较大，因而需要散热片散热。南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。南桥和北桥合称芯片组。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。

（3）内存插槽

内存插槽是内存条与主板相连接的接口，有SD、DDR1、DDR2、DDR3等类型。

（4）总线扩展插槽

总线扩展插槽是显卡、声卡、网卡等设备与主板相连接的接口。AGP插槽用以连接AGP显卡，颜色多为深棕色，位于北桥芯片和PCI插槽之间。随着3D性能要求的不断提高，AGP插槽已越来越不能满足视频处理带宽的要求，目前主流主板上显卡接口多转向PCI Express。PCI插槽可连接声卡、网卡、多功能卡等设备，多为乳白色，是主板的必备插槽。

（5）硬盘接口

硬盘接口可分为IDE接口和SATA接口。在型号老些的主板上，多集成两个IDE口，通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽（也有横着的）。而新型主板上，IDE接口大多缩减甚至没有，代之以SATA接口。

（6）COM接口（串口）

目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。

（7）PS/2接口

PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色，键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，但这么多年使用之后，虽然现在绝大多数主板依然配备该接口，但支持该接口的鼠标和键盘越来越少，大部分外设厂商也不再推出基于该接口的外设产品，更多的是推出USB接口的外设产品。

（8）USB接口

USB接口是现在最为流行的接口，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热插拔，真正做到了即插即用。

（9）LPT接口（并口）

此接口一般用来连接打印机或扫描仪，它采用25脚的DB-25接头。现在使用LPT接口的打印机与扫描仪已经不多了，大多使用USB接口。

（10）SATA接口

SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment（串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。

2．内存储器

计算机内存又称主存。主存是存取速度快而容量相对较小的一类存储器。内存分为随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪速存储器（Flash Memory）和高速缓冲存储器（Cache）。

（1）随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）

RAM是计算机工作的存储区，它是一种可高速地、随机地写入和读出数据（写入速度和读出速度可以不同）的一种半导体存储器。RAM的优点是存取速度快、读写方便，缺点是数据不能长久保持，断电后自行消失。RAM根据制造原理不同，可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。SRAM集成度低，价格高，但速度快，常用作高速缓冲存储器。DRAM集成度高，价格低，但需要周期性动态刷新，故速度慢。通常所说的内存就是指DRAM。目前，微机中的内存是以内存条的形式插在主板上的。

（2）只读存储器（Read Only Memory，ROM）

ROM模块中常常用来存放系统启动程序和参数表，也用来存放常驻内存的监控程序或者操作系统的常驻内存部分。只读存储器ROM一旦有了信息，就不能轻易改变，也不会在掉电时丢失，它们在计算机系统中是只供读出的存储器。ROM器件有两个显著的优点：一是结构简单，所以位密度比可读/写存储器高；二是具有非易失性，所以可靠性高。ROM又分为四种：掩模ROM或者ROM、可编程的只读存储器PROM（Programmable Read Only Memory）、可擦除可编程只读存储器EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）、电擦除的可编程只读存储器EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）。

（3）闪速存储器（Flash Memory）

闪速存储器是具有电擦除和重新编程能力的新型只读存储器。它是一种高密度、非易失性的读写半导体存储器，既可在断电情况下长期保存信息，又能在不需要特殊高电压的情况下进行快速擦除和重写。闪速存储器突破了传统的存储器体系，改善了现有存储器的特性，其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系统、电信交换机、蜂窝电话、网络互连设备、仪器仪表和家用电器等。

（4）高速缓冲存储器（Cache）

内存由于容量大、寻址系统繁多、读写电路复杂等原因，造成了内存的工作速度大大低于CPU的工作速度，直接影响了计算机的性能。为了解决内存与CPU工作速度上的矛盾，计算机专家在CPU和内存之间增设一级容量不大、但速度很快的高速缓冲存储器（Cache）。Cache通常由静态存储器（SRAM）构成。Cache中存放常用的程序和数据，当CPU访问这些程序和数据时，首先从高速缓存中查找，如果所需程序和数据不在Cache中，则到内存中读取数据，同时将数据写到Cache中。采用Cache可以提高系统的运行速度。

3．外存储器

外存储器是指除计算机内存及CPU缓存以外的存储器，此类存储器一般断电后仍然能保存数据。外存储器又称辅助存储器（简称外存），外存储器是CPU不能直接访问的存储器，它需要经过内存储器与CPU及I/O设备交换信息，用于长久地存放大量的包括暂不使用的程序和数据。外存储器有三种基本的存储类型：磁存储器、光存储器和闪存。像硬盘、软盘、磁带、光盘、U盘、移动硬盘等，大都是由机械部件带动，速度与内存相比就显得慢得多。

（1）硬磁盘存储器（Hard Disk）

硬磁盘存储器简称硬盘。硬盘是由涂有磁性材料的合金圆盘组成的，是计算机系统的主要外存储器。硬盘按盘径大小可分为3.5、2.5、1.8英寸（1英寸≈2.54厘米）等。目前大多数计算机上使用的硬盘是3.5英寸的。硬盘的两个主要性能是硬盘的平均寻道时间和内部传输速率。一般来说，转速越高的硬盘寻道的时间越短，而且内部传输速率也越高。

目前，市场上硬盘常见的转速有5400转/分、7200转/分，较快的平均寻道时间为8ms，内部传输速率为190MB/s。一个硬盘一般由多个盘片组成，盘片的每一面都有一个读写磁头。每个盘面被划分为若干个磁道（不同的硬盘磁道数不同），每个磁道又被划分为若干个扇区（不同的硬盘扇区数不同）。每个存储表面的同一道形成一个圆柱面，称为柱面。柱面是硬盘的一个常用指标。

硬盘的存储容量计算公式为：

存储容量=磁头数×柱面数×每柱面扇区数×每扇区字节数。

目前常见硬盘存储容量有320GB、500GB、1TB等。

（2）光盘存储器

光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。采用非磁性介质进行光存储的第一代光存储技术，其缺点是不能像磁记录介质那样把内容抹掉后重新写入新的内容。而采用非磁性介质进行光存储的第二代光存储技术，其特点是可擦写。目前常用于计算机系统的光盘有三种类型：只读型光盘、一次写入型光盘和可擦写型光盘，又有CD与DVD标准之分。

①CD-ROM，又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是基于原本用于音频CD的CD-DA（Digital Audio）格式发展起来的。这种光盘是由生产厂家预先将数据或程序写入的，出厂后用户只能读取，而不能写入或修改。

②CD-R，一次性写入光盘，但必须在光盘刻录机中进行。刻录原理是由高功率激光照射光盘的染料层，使其产生化学变化，光盘表面被照射到的地方产生凹陷，没有被照射到的还是平的，于是就可以像CD-ROM一样存储数据了。而所谓化学变化，即表示再也无法恢复到原来的状态，所以CD-R只能写入一次，不能重复写入。

③CD-RW，可擦写光盘。它表面的染料层与CD-R不一样，它是被镀上的一层很薄的薄膜，这种薄膜的材质多为银、铟、硒或碲的结晶，这个结晶层的特点是能呈现出结晶与非结晶两种状态。当光盘表面受到激光的照射时，结晶层便在这两种状态之间相互转换，从而呈现出凹陷和平地的效果。由于材质的关系，晶体状态改变次数有限，大约在1500次左右，也就是说，一张CD-RW的寿命平均可以擦写1500次。

CD-R和CD-RW根据品质的不同，能够承受的写入速度也有快慢之分，它们采用的速度参数沿用了CD-ROM驱动器关于速度的定义。国际电子工业联合会将第一代光盘的数据传输速率150KB/s规定为单倍速，随着硬件技术的不断发展，光盘的数据传输速率又提高到了2倍速、4倍速、8倍速等。例如，光盘标明为8x，是指容许的最高刻录速度为8倍速。通常情况下，刻录软件在进行刻录时能自动侦测出这个速度，如果盘片最高速度为8x，则可以选择使用的写入速度为8x、4x或2x。

DVD标准极大地提高了CD尺寸光盘的存储容量，因而为一些应用程序提供了足够的空间。CD最多可以容纳700MB（80min）数据，这个容量听起来虽然比较大，但对于许多应用程序来说根本不够，特别是有些视频应用更是如此；而DVD的单面盘就可以存储4.7GB（单层）到8.5GB（双层）容量的数据，这是CD容量的11.5倍，双面DVD容量是上述值的两倍，不过目前要读取另一面盘，还得手工将其翻转过来。和CD光盘一样，DVD光盘也有相应的DVD-ROM、DVD-R和DVD-RW之分。

（3）闪盘存储器

闪盘存储器通常有U盘及一些常用于照相机、手机等的闪存卡，是目前最常用的移动存储设备，一般采用USB接口与PC连接。闪存的特点是体积小、重量轻，由USB接口直接供电，不用驱动器，可热插拔、使用非常方便，存储容量大（16MB～1TB），读写速度快（USB 1.1/2.0），保存时间长（达10年之久），可重复擦写100万次以上。闪盘存储器的组成非常简单，包括闪存芯片、USB I/O控制芯片及接口连接器三大部分。

4．输入设备

（1）键盘（Keyboard）

计算机键盘上键的排列已有ISO 2530:1975和中国国家标准GB/T 2787—1981《信息处理交换用七位编码字符集键盘的字母数字区布局》规定。键盘上的每个键都有一个键开关，键开关有机械触点式、电容式、薄膜式等多种。其作用是检测出使用者的击键动作，把机械的位移转换成电信号，输入到计算机中去。

（2）鼠标（Mouse）

鼠标是一种控制显示器屏幕上光标位置的输入设备。在桌面上或专用的平板上移动鼠标，使光标在屏幕上移动选中屏幕上提示的某项命令或功能，并按一下鼠标上的按钮就完成了所要进行的操作。鼠标上有两个或三个按钮，每个按钮的功能在不同的应用环境中有不同的作用。

鼠标依照所采用的传感技术可分为机械式、光电式和机械光电式三种。机械式鼠标底部有一个圆球，通过圆球的滚动带动内部两个圆盘运动，通过编码器将运动的方向和距离信号输入计算机。光电式鼠标采用光电传感器，底部不设圆球，而是一个由光电元件和光源组成的部件。当它在专用的有明暗相间的小方格的平板上运动时，光电传感器接收到反射的信号测出移动的方向和距离。机械光电式鼠标是上述两种结构的结合，它底部有圆球，但圆球带动的不是机械编码盘而是光学编码盘，从而避免了机械磨损，也不需要专用的平板。

5．输出设备

（1）显示器（Display）

显示器是由监视器（Monitor）和显示适配器（Display Adapter）及有关电路和软件组成的用以显示数据、图形、图像的计算机输出设备。显示器的类型和性能由组成它的监视器、显示适配器和相关软件共同决定。监视器通常使用分辨率较高的显像管作为显示部件。显像管是将电信号转变为可见图像的电子束管，又称为阴极射线管CRT。

除了CRT显示器，LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示器已成为当今显示器发展的主流。其主要技术参数有亮度、对比度、视野角度、响应速度和颜色。亮度高的屏幕在亮度高的环境下依然能够呈现鲜艳明亮的图像。对比度越高图像越有层次感和立体感，能看到的细节比较多。视野角度分水平和垂直两方面。屏幕越大要求视野角度越高，电视要求的视野角度要比显示器的大。响应速度越快画面的拖尾现象越小，主要是玩游戏和观看影片的时候要求比较高。颜色采用6bit+FRC，或8bit。8bit要比6bit+FRC显示的颜色更多。LCD的显示器一般要比相同屏幕尺寸的CRT显示器昂贵，但是它有很多的优点：薄而且外观时尚、省电、重量轻（尤其是在屏幕尺寸大的时候）、清晰锐利的图像、基本上没有低频电磁辐射等。

（2）打印机（Printer）

打印机是计算机系统中的一个重要输出设备，它可以把计算机处理的结果在纸上打印出来。

①针式打印机（Wire Printer）用一组细针，在电路的驱动下击打色带在纸上留下墨迹。由打印机针头的数量可分为9针打印机和24针打印机。一个西文字符可以由8×9点阵组成，用9针打印机一次就可以打印一行。一个汉字则需要由16×16、24×24或更多的点阵组成。对于一个24×24点阵组成的汉字，用9针打印机需要反复3次才能完成。而使用24针打印机则可以一次打印完毕。点阵式打印机由于采用了击打方式，所以打印中噪声较大，它可以使用多种打印纸（有孔的宽型纸、窄型纸、复印纸或其他的单页纸等）。可以用复写打印纸一次打印多份拷贝，还可以打印蜡纸用于印刷。针式打印机打印的质量与色带的新旧程度有关。

②喷墨式打印机（Ink-jet Printer）是将墨水通过细小的喷嘴喷到纸上，打印质量较点阵式打印机好，噪声也较小。但是，它只能使用质量较好的单页纸，有的更限制为一种规格（一般是A4）的复印纸。喷墨打印机的消耗材料墨盒的价格比点阵式打印机的色带价格要高。另外，它不能同时打印多份拷贝，也不能打印蜡纸。

③激光打印机（Laser Printer）的打印质量最好、速度快、噪声低，但价格比前两种高。激光打印机的工作原理是由激光器发出的激光束经声光调制偏转器按字符点阵的信息调制，在高频超声信号的作用下，声光偏转器衍射出形成字符的调制光束。当频率变化时，激光束的衍射角度随之变化，形成纵向的扇出光束。此扇出光束经高速旋转的多面镜反射，在预先荷电的转印鼓面上扫描曝光。鼓面被激光束照射部位的电荷消失，形成静电潜象。当鼓面经过带相反电荷的色粉时，由于静电作用吸附上色粉，进行显影。在电场的作用下，色粉由鼓面被转印到纸上。经热挤滚压定影之后，字符便永久性地印在纸上。

此外，还有一些特殊用途的打印机，如票据打印机、条码打印机等。