电脑基本构造及其重要组成部分

3．电脑的基本构造

许多刚刚接触到计算机的人往往搞不清楚计算机和电脑概念的差别，这其中，“计算机”的概念最大，包括大型计算机、中型计算机、小型计算机和微型计算机等，而微型计算机又简称为“微机”，而“电脑”就是人们对微型计算机的一种比喻性的叫法。所以，“电脑”和“微机”应当是等价的。我们最常见的就是这些被人称作“电脑”的微型计算机。一些中型机、小型机一般只能在研究机构或大的网站、商业机构见到。在实际生活中还有一个有趣的现象：往往理工类的学生更多的时候将微型计算机称作“微机”或“计算机”，而文史类的学生和大部分的家庭用户更习惯将其称为“电脑”。

家用电脑

（1）显示器

我们每天都享受着网上冲浪的快乐，我们在网上可以找到我们需要的信息，可以跟朋友聊天、看电影、听音乐…… 我们通过一个像电视一样的窗口，足不出户就能获取海量的信息。这个电视一样的窗口，就叫做显示器。到目前为止关于显示器的概念还没有统一的说法，但对其认识却大都相同，顾名思义，它应该是将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的一种显示工具。从广义上讲，街头随处可见的大屏幕，电视机的荧光屏，手机、快译通等的显示屏都应算是显示器的范畴，但目前一般多指与电脑主机相连的显示设备。它的应用非常广泛，大到卫星监测、小至看VCD，可以说在现代社会里，它的身影无处不在，其结构一般为圆型底座加机身。随着彩显技术的不断发展，现在出现了一些其他形状的显示器，但应用不多。作为一个经常接触电脑的人来说，显示器则必须是他要长期面对的。每个人都会有这种感觉，当长时间看一件物体时，眼睛就会感觉疲劳。显示器也一样，由于它是通过一系列的电路设计从而产生影像，所以它同时会产生辐射，对人眼的伤害也就很大。

液晶显示器

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威胁健康的“三剑客”

鼠标

人们常说电脑直接影响人体健康的3要素是键盘、鼠标、显示器。传统的一字形键盘在使用时要求双手放在字母中间位置，所以使用者不得不紧缩肩膀，悬臂夹紧手臂，使用起来易疲劳，长期使用易造成伤害，鼠标也差不多是这样，聪明的商家看准了这一点，陆续推出了各种人体工程学键盘与鼠标，极受欢迎。那么在影响健康的3要素中，最重要的无疑是显示器了，因为您的眼睛直接看着它，如果受到伤害，花多少钱都是无法弥补的，其中的痛苦只能自己承受，所以现在业内出现了许多关于降低彩显辐射的标准，市场上销售的产品大多数通过以上认证，我们在选购时一定要认清标志。

（2）主板

主板（一）

主板，又叫主机板、系统板或母板。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。主板的另一特点，是采用了开放式结构。主板上大都有6～8个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡(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。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。

主板（二）

主板（三）

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主板上的南北桥有何区别

一个主板上最重要的部分可以说就是主板上的芯片组了，主板的芯片组一般由北桥芯片和南桥芯片组成，两者共同组成主板的芯片组。北桥芯片主要负责实现与CPU、内存、AGP接口之间的数据传输，同时还通过特定的数据通道和南桥芯片相连接。北桥芯片的封装模式最初使用BGA封装模式，到现在Intel的北桥芯片已经转变为FC-PGA封装模式，不过为AMD处理器设计的主板北桥芯片到现在依然还使用传统的BGA封装模式。南桥芯片相比北桥芯片来讲，主要负责和IDE设备、PCI设备、声音设备、网络设备以及其他的I/O设备的沟通。南桥芯片到目前为止还只能见到传统的BGA封装模式一种。另外，除了传统的南北桥芯片的分类方法外，现在还能够见到一体化的设计方案，这种方案经常在NVIDIA、SiS的芯片组上见到，将南北桥芯片合为一块芯片，这种设计方案有着独到之处，对于节省成本，提高产品竞争力有一定的意义，不过到目前，除了少数主板外，还没有非常广泛地推广开来。

（3）中央处理器

人的大脑是人体的指挥部，我们的言谈行动都是由大脑发出的指令。对于电脑也是这样，人通过键盘向电脑发出的指令，是通过中央处理器进行计算处理，然后通过其他的电脑组件将其执行。电脑组件通俗的称法叫“CPU”，它是一种微型的处理器。但你千万不要因为它微小而忽视它的作用，CPU是计算机的核心，其重要性好比心脏对于人一样。但它的作用和大脑更相似，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是整个电脑的核心组成部分。

中央处理器

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硬盘的物理结构

1.磁头

磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作。为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁（Magnetoresistive heads），即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/英寸2，而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（Giant Magnetoresistive heads）也逐渐普及。

2.磁道

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。

3.扇区

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。

4.柱面

硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

（4）内存

内存就是存储程序以及数据的地方，比如当我们在使用WPS处理文稿时，当你在键盘上敲入字符时，它就被存入内存中；当你选择存盘时，内存中的数据才会被存入硬（磁）盘。内存是电脑中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，还必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能。我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。

内存条

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硬盘的逻辑结构(www.xing528.com)

1．硬盘参数

到目前为止，人们常说的硬盘参数还是古老的CHS(Cylinder／Head／Sector)参数。那么为什么要使用这些参数，它们的意义是什么?它们的取值范围是什么?早先，硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3参数(Disk Geometry)。即磁头数(Heads)，柱面数(Cylinders)，扇区数(Sectors)，以及相应的寻址方式。

其中：磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几面盘片，最大为255(用8个二进制位存储)；

柱面数(Cylinders)表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为1023(用10个二进制位存储)；

扇区数(Sectors)表示每一条磁道上有几个扇区，最大为63(用6个二进制位存储)；每个扇区一般是512个字节，理论上讲这不是必须的，但好像没有取别的值的。(1M=1000000 Bytes)

2．基本Int1 3H调用简介

BIOSInt1 3H调用是BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用，它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位、读写、校验、定位、格式化等功能。它使用的就是CHS寻址方式，因此最大识能访问8GB左右的硬盘(本文中如不作特殊说明，均以1M=1048576字节为单位1）。

3．硬盘结构简介

在老式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道，因此会浪费很多磁盘空间(与软盘一样)。为了解决这一问题，进一步提高硬盘容量，人们改用等密度结构生产硬盘。也就是说，外圈磁道的扇区比内圈磁道多，采用这种结构后，硬盘不再具有实际的3D参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。

为了与使用3D寻址的老软件兼容(如使用BIOSIntl 3H接口的软件)，在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式，对应不同的3D参数，如LBA，NORMAL，LARGE)。

4．扩展Int1 3H简介

虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址，但是由于基本Intl 3H的制约，使用BIOSInt1 3H接口的程序， 如DOS等还只能访问8G以内的硬盘空间。为了打破这一限制，Microsoft等几家公司制定了扩展Int1 3H标准(Extended Intl 3H)，采用线性寻址方式存取硬盘，所以突破了8G的限制，而且还加入了对可拆卸介质(如移动硬盘)的支持。

（5）硬盘

在组成电脑的基本结构中，有个规规矩矩的长方形的盒子可能会引起你的兴趣，它是什么呢？它是电脑记忆储存的仓库。别看它个子不是很大，储存的能力可是很惊人的。随着科技的发展，它的个子越来越小，储存能力却是越来越大。硬盘是一种最为常见的外存储器，它好比是数据的外部仓库一样。电脑除了要有“工作间”，还要有专门存储东西的仓库。硬盘又叫固定盘，由金属材料涂上磁性物质的盘片与盘片读写装置组成。这些盘片与读写装置（驱动器）是密封在一起的。硬盘的尺寸有5.25英寸、3.5英寸和1.8英寸等。有一类硬盘还可以通过并行口连接，作为一种方便移动的硬盘。

硬盘

硬盘的存储速度比起内存来说要慢，但存储量要大得多，存储容量可用兆（MB）或吉（GB）来表示，1GB＝1024MB。目前，家用电脑的硬盘的大小有60GB、80GB、120GB、250GB、360GB、1000GB等。

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硬盘保养术

硬盘在电脑各配件中，算是比较耐用的设备，但是也应该注意对它的保养和养护，使它保持在一个良好的状态，这样也能增加它的寿命。下面给大家说一说怎样正确保养硬盘。

硬盘的保养要分两个方面。首先从硬件的角度看，在硬盘工作时它需要一个稳定的环境，因为当硬盘开始工作时，一般都处于高速旋转之中，如果是放在桌面上而没有固定，不稳定最容易导致磁头与盘片猛烈摩擦而损坏硬盘。

还有就是要防止电脑使用时温度过高，过高的温度不仅会影响硬盘的正常工作，还可能会导致硬盘受到损伤。温度过高将影响薄膜式磁头的数据读取灵敏度，会使晶体振荡器的时钟主频发生改变，还会造成硬盘电路元件失灵，磁介质也会因热胀效应而造成记录错误。温度过高不适宜，过低的温度也会影响硬盘的工作。所以在空调房内也应注意不要把空调的温度降得太多，这样会产生水蒸汽，损毁硬盘。一般，室温以保持在20℃～25℃为宜。

我们在使用电脑时要注意养成好的习惯，用完电脑，关机时一定要等电脑完全关机时才拔掉电源，还有就是不要在用完电脑时就直接关上开关，因为硬盘此时还在高速运转，所以关机时一定要注意面板上的硬盘指示灯是否还在闪烁，只有当硬盘指示灯停止闪烁、硬盘结束读写后方可关闭计算机的电源开关。

有的朋友十分注意硬盘的保养，但是由于操作不得当，也会对硬盘造成一定程度的伤害。一些人看到报刊上讲要定期整理硬盘上的信息，而他就没有体会到“定期”二字，每天用完电脑后都整理一遍硬盘，认为这样可以提高速度，但他不知这样便加大了了硬盘的使用率，久而久之硬盘不但达不到保养效果，反而适得其反。当然，如果你的硬盘长期不整理也是不行的，如果碎片积累了很多的话，那么我们日后在访问某个文件时，硬盘可能会需要花费很长的时间读取该文件，不但访问效率下降，而且还有可能损坏磁道。我们在使用电脑的过程中，遇到的问题肯定不止这些，平时多看一些关于电脑使用技巧方面的图书或杂志，相信对于了解电脑的性能特点、维护方法会有很大帮助的。

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计算机由大变小的魔法石

想象一下，在计算机诞生之初，宛若一个庞然大物，要占有100多平方米的空间，要消耗1000多瓦的电力，每秒运算5000次。而现在使用的计算机，体积越来越小，功能却越来越强大，在这个过程中，是什么让计算机成功瘦身的呢？

回答这个问题，当然离不开科学技术的不断进步，新材料、新技术的不断运用。这当然是对的，但是这里还有个里程碑，那就是集成电路的出现，它是计算机由大变小的魔法石。

在20世纪的上半叶，电子业的发展一直受到真空管技术的制约，真空管就是抽去了空气的玻璃管，有阴、阳两极，电子会由阴极流向阳极。真空管本身有很多缺点：脆、易碎、体积庞大、不可靠、耗电量大、效率低以及运作时释放出大量热能。这些问题直到1947年贝尔实验室发明了晶体管后才得到了解决。晶体管就像固态的真空管，与真空管相比，晶体管体积细小、可靠、耐用、耗电量少而且效率高。晶体管的出现，可以使工程师能设计出更多更复杂的电路，这些电路包括成千上万件不同的元件：晶体管、二极管、整流器和电容。可是，体积细小的电子零件却带来另一个问题：就是需要花费大量时间和金钱以人手焊接把这些元件接驳起，但人手焊接始终不是绝对可靠的。因此，电子业接下来所面对的问题，就是要找出一种既可靠又合乎成本效益的方法以生产和焊接电子零件。

杰克·基尔比

1958年9月，德国仪器员工杰克·基尔比成功将一组电路安装在一片半导体上。当时人们所见到的是一片银色的锗金属，上面接满电源。当杰克·基尔比启动这个看似简陋的装置后，示波器的显示屏上马上出现了一条正弦曲线——一个简单振动电路。杰克·基尔比的发明成功了！他将电子业一直以来所面对的问题解决了。1959年，英特尔公司的始创人金·赫尔尼和罗伯特·诺伊斯开发出一种崭新的平面技术，令人们能在硅化板表面铺上不同的材料来制作晶体管，以及在连接处铺上一层氧化物作保护。这项技术上的突破取代了以往的人工焊接。而以矽取代锗使集成电路的成本大为下降，令集成电路商品化变得可行。由集成电路制成的电子仪器从此大行其道。

工业控制计算机主板

集成电路

集成电路的发明，大幅度地降低了电子产品成本，它们的尺寸奇迹般地减小，导致了家用电子计算机和手机的出现，使从前专门机构才能购置的电子装置成为公众可以使用的工具。由于用集成电路制造的电子装置廉价、小巧、可靠、方便，它们的应用迅速扩展到人类活动的众多领域，成为革新传统技术的有力手段，极大地提高了人类活动水平。

集成电路