Chapter 01 电脑基础快速入门
学习目标
如今,电脑已经逐步成为人们生活和工作中必不可少的一种工具。大多数人在使用电脑的过程中,仅限于电脑软件的操作。而要深入了解并掌握电脑维护与故障排除的基本技能,必须对电脑的硬件也有一定的了解。本章将对电脑的基础知识进行全面的介绍,让读者可以快速入门。
本章要点
根据体积大小划分类型
根据外观和便携性划分类型
电脑的硬件系统
电脑的软件系统
CPU的类型
……
主频、倍频与外频
前端总线频率
缓存
内部核心类型
主板的架构
……
知识要点 学习时间 学习难度
常见的电脑分类 30分钟 ★★
电脑系统的基本构成 30分钟 ★★
电脑硬件系统的组成元素 60分钟 ★★★
1.1 常见的电脑分类
阿智:小白,你知道常见的电脑有哪些分类吗?
小白:是分为台式电脑、笔记本电脑和平板电脑吧。
阿智:不止,其实电脑有多种分类。你所说的是按照外观与便携式来分类的,而且说得也不全面。下面就来介绍常见的电脑分类。
电脑的书面称呼也叫计算机,根据其体积大小、计算速度、外观结构等标准,可将其划分为不同的类型。
1.1.1 根据体积大小划分类型
根据体积大小,电脑可分为巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机和微型计算机四大类。
巨型计算机
巨型计算机也称为超级计算机,是计算机中功能最强大、运算速度最快、存储容量最大的一种计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,如图1-1所示。
图1-1 我国某巨型计算机
大/中型计算机
大/中型计算机综合负荷能力强、通用性好,常用于银行机构、国家政府部门等需要进行大量数据计算的场合,如图1-2所示。
图1-2 某大型计算机机房
小型计算机
小型计算机是相对于大型计算机而言,其软件和硬件系统规模相对较小,但其价格低、可靠性高、便于维护和使用,一般多用于小型企业的服务器,如图1-3所示。
图1-3 某服务器主机
微型计算机
微型计算机也称为个人计算机或PC,是最常见的一种电脑(也是本书讲解的对象),其价格低、体积小、结构紧凑,是普通办公和家庭娱乐的机型,如图1-4所示。
图1-4 微型计算机
1.1.2 根据外观和便携性划分类型
对于日常工作和生活中常见的微型计算机,根据其外观结构和便携性,又可分为平板电脑、笔记本电脑、台式一体机、台式电脑等类型。
平板电脑
平板电脑是最近几年才兴起的一种新型个人电脑,其功能虽然比不上一般电脑强大,但其超便携性、强大的娱乐功能、超低的价格等优势,成为很多人的娱乐工具,如图1-5所示。
图1-5 某品牌平板电脑外观
笔记本电脑
笔记本电脑也称为便携式个人电脑,它将主机、显示器、鼠标、键盘等基本设备整合在一起,并可以使用专用电源供电,实现移动办公的目的,如图1-6所示。
图1-6 某笔记本电脑外观
台式一体机
台式一体机是台式电脑的一种,其一体性体现在将主机、屏幕和音箱集成在一起,但鼠标和键盘还是独立的,如图1-7所示。
图1-7 某台式一体机外观
台式电脑
台式电脑在微型电脑中是体积最大的,移动性有限,通常固定安装在某一位置。但其价格低廉、性能强大、维护方便,并且可扩展性很强,是普通家庭娱乐和办公的首选,如图1-8所示。
图1-8 某台式电脑外观
1.2 电脑系统的基本构成
小白:为什么看似几个比较简单的零件组合在一起,电脑便可以实现非常强大的功能呢?电脑系统到底是由什么构成?
阿智:因为这些零件并不是简单的零件,总的来说,电脑系统主要由两大部分组成,分别是硬件和软件,软件需要在硬件的基础上实现功能。下面就介绍这两部分构成。
电脑系统的组成可分为两大部分,分别是能用手触摸到且真实存在的硬件系统和由不同代码组合而成的用以完成某种功能的软件系统。
1.2.1 电脑的硬件系统
电脑的硬件系统是指在整个电脑系统中用手能摸得到的真实存在的部分,如图1-9所示为某电脑的基本硬件组成部分。
图1-9 某电脑的基本硬件组成部分
CPU
CPU是电脑的“大脑”,电脑运行过程中的所有命令都是由它发出的,家用电脑的CPU主要有Intel和AMD两个品牌,如图1-10所示。
图1-10 电脑的CPU
内存
内存是电脑运行过程中的数据中转站,负责从硬盘读取数据传送给CPU,并接收CPU处理后的数据传回给硬盘或其他设备,如图1-11所示。
图1-11 电脑的内存条
硬盘
硬盘是电脑系统数据最终的保存地,所有程序和文件都保存在硬盘中,在需要时读取到内存中运行,如图1-12所示。
图1-12 电脑的硬盘
显卡
显卡是电脑系统图形图像处理的主要设备,根据是否有独立的显存和GPU分为独立显卡和集成显卡两种,如图1-13所示。
图1-13 电脑的独立显卡
主板
主板是电脑系统的连接中枢,它将电脑的各个部件连接起来形成一个整体,所有数据和命令的传输都要从主板上经过,如图1-14
所示。
图1-14 电脑的主板
电源
电源是电脑系统的动力中心,主机箱内所有设备都靠主机电源供电,其功率大小和稳定性会影响整个系统运行的稳定性,如
图1-15所示。
图1-15 电脑主机的电源
光驱
光驱是电脑系统中的可选外部存在器,可以读取光盘中的内容,如果带刻录功能,则可以将数据保存到光盘上,如图1-16
所示。
图1-16 电脑的光驱
机箱
机箱是电脑系统的“外衣”,上面介绍的所有部件都是安装在机箱内部的,其主要作用是保护和固定各部件,如图1-17所示。
图1-17 电脑的机箱
显示器
显示器是电脑系统中用于向用户提供信息处理结果的主要设备,用户的所有操作都需要在显示器上观看,如图1-18所示。
图1-18 电脑的显示器
鼠标与键盘
这是电脑的主要输入设备,鼠标用于控制光标的移动,以选取内容或执行操作;键盘主要用于输入各种命令,如图1-19所示。
图1-19 电脑的鼠标和键盘
麦克风和音箱
这是电脑主要的音频输入输出设备,麦克风用于将声波信号转换为电信号供电脑处理,而音箱则是将电脑处理的声音播放出来,如图1-20所示。
图1-20 电脑用的音箱和麦克风
1.2.2 电脑的软件系统
电脑的软件是由一系列代码构成的摸不到的虚拟物品,但是电脑要实现某种功能,却必须要与软件配合。可以说电脑的硬件只是电脑的躯壳,软件才是电脑的灵魂。电脑中的软件主要分为系统软件和应用软件两
大类。
系统软件
系统软件可控制和协调电脑及外部设备,是无须用户干预的各种程序的集合,主要负责管理电脑系统中各种独立的硬件,使它们可以协调工作,如图1-21所示。
图1-21 常见的几种系统软件
应用软件
应用软件是相对于系统软件而言的,是一种可以满足用户不同领域、不同问题的应用需求的一种软件,它可以拓宽电脑的应用领域,放大硬件的功能,如图1-22所示。
图1-22 常见的几种应用软件
1.3 CPU:电脑的核心
小白:都说CPU是电脑最重要的硬件元素,它到底有什么特别之处呢?
阿智:CPU是一个电脑最核心的组成部分,相当于一个人的大脑一样,控制着所有的操作,因此它的重要性不言而喻。
CPU也称中央处理器,在整个电脑硬件系统中只是一个很小的芯片,但它却是整个电脑的“指挥中心”,所有的控制指令都是从这里发出去的。
1.3.1 CPU的类型
当前市面上主要有两种品牌的CPU,分别是Intel和AMD,但是它们又有多种类型,下面就来认识一下。
1. Intel CPU按系列分类
Intel CPU是由全球最大的半导体芯片制造商Intel公司生产的一系列CPU,也是个人电脑中最早的CPU品牌,其稳定的性能被大多数办公用户所青睐。
Intel CPU面向不同的用户推出了很多系列,目前市场上主要有赛扬、奔腾、酷睿和至强4个系列。
Intel赛扬CPU
Intel赛扬CPU是Intel公司针对低端客户推出的CPU系列,主要是为了填补低端市场的空白,其性能相对较低,适合对电脑性能要求不高的普通家庭用户使用。如图1-23所示为Intel赛扬CPU。
图1-23 Intel赛扬CPU
Intel奔腾CPU
Intel奔腾CPU是Intel CPU告别微处理器时代的标志,刚推出时针对的是中高端市场,但随着技术的发展,奔腾系列CPU已经开始面向低端市场。如图1-24所示为Intel奔腾CPU。
图1-24 Intel奔腾CPU
Intel酷睿CPU
酷睿CPU是面向中高端用户推出的CPU系列,其性能稳定、运算速度快,在CPU中采用了高性能显示芯片,但其价格较高。如图1-25所示为Intel酷睿CPU。
图1-25 Intel酷睿CPU
Intel至强CPU
Intel至强系列CPU性能强劲,数据处理能力强,多用于“中间范围”的企业服务器和工作站,支持多处理器技术(同一台电脑中安装多个CPU)。如图1-26所示为Intel至强CPU。
图1-26 Intel至强CPU
2. AMD CPU按系列分类
AMD CPU是由AMD公司(Advanced Micro Devices 的简称,也称超微半导体)生产的,其价格低廉,性能强劲,受到很多普通家庭用户和娱乐用户的青睐。
AMD CPU也面向不同的用户群推出了不同类型的CPU系列,其主要有Sempron(闪龙)、Athlon(速龙)和Phenom(羿龙)3个系列。
AMD Sempron(闪龙)系列
AMD CPU的Sempron(闪龙)系列主要面向低端市场,其价格低廉,竞争对手主要是Intel的赛扬系列CPU。如图1-27所示为AMD闪龙CPU。
图1-27 AMD闪龙CPU
AMD Athlon(速龙)系列
AMD Athlon(速龙)系列CPU主要面向中低端用户,具有更出色的多任务处理能力,大幅度提升了办公效率。如图1-28所示为AMD速龙CPU。
图1-28 AMD速龙CPU
AMD Phenom(羿龙)系列
AMD Phenom(羿龙)系列CPU主要面向中高端用户,具有出色的主频、更好的功耗控制和更强劲的性能。如图1-29所示为AMD羿龙CPU。
图1-29 AMD羿龙CPU
1.3.2 主频、倍频与外频
在购买CPU时,主频是用户最关心的一个性能参数,而主频的高低与倍频系数和外频又是密切相关的,其具体意义如图1-30所示。
图1-30 CPU的主频、倍频与外频参数
1.3.3 前端总线频率
前端总线(Front Side Bus)简称FSB,CPU就是通过前端总线连接到北桥芯片上,进而实现与内存、显卡等设备交换数据的,它在电脑系统中的位置如图1-31所示。
个人电脑上的前端总线频率
随着科技的不断发展,CPU的前端总线频率在不断提高。目前市场中的前端总线频率有400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz、1600MHz、2080MHz等几种。
图1-31 前端总线在电脑系统中的位置
字长和位
在电脑技术采用的是二进制代码,只有“0”和“1”两种。无论“0”还是“1”,在CPU中都代表1位。
CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数,叫字长。根据一次处理的字长数量,CPU分为32位和64位两种。目前市场上的主流CPU都是64位CPU,兼容32位操作系统。
1.3.4 缓存
缓存是CPU处理数据时,待处理数据的临时存放位置,是为了缓解CPU的运算速度与内存数据传输速度的差距而设立的一个中间存储位置,也是决定CPU性能的一个重要指标。
缓存集成在CPU内部,根据其速度等级分为多个级别,一级缓存几乎与CPU同频率工作,二级缓存次之。在某些类型的CPU中,还集成了容量相对较大的三级缓存。各级缓存介绍如图1-32所示。
图1-32 不同级别的缓存
1.3.5 内部核心类型
核心又称为内核,是CPU最重要的组成部分。CPU中心那块隆起的芯片就是核心,是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU所有的计算、接收/存储命令、处理数据都由核心执行。
1. Intel CPU核心类型
Intel公司一直是电脑行业的龙头老大,其生产的CPU类型很多,一般个人电脑中常见的CPU核心有如下几种。
Wolfdale核心
Wolfdale核心采用45nm制造工艺,是65nm Core核心的升级版,支持最高前端总线为1333MHz。
Conroe核心
Conroe核心采用65nm制造工艺,核心电压约为1.3V,接口为传统的Socket 775,前端总线有1066MHz和1333MHz两种,该核心CPU具有流水线级数少、执行效率高、性能强大、功耗低等优点。
Ivy Bridge核心
Ivy Bridge核心于2012年4月推出,与上一代Sandy Bridge相比,此核心结合了22nm与3D晶体管技术,在提高晶体管密度的同时,次核芯显卡等部分性能提高了很多,主要用于高端的Core i7和中端的Core i5处理器上。
Sandy Bridge核心
Sandy Bridge是Intel公司于2010年推出的CPU核心类型,采用32nm制程,二级缓存仍为512KB,三级缓存扩大到16MB,并且加入了game instrution AVX技术,使得CPU在进行矩阵计算的时候比SSE技术快90%,目前仍为个人电脑市场中的主流核心类型。
Haswell核心
目前Intel最新的核心,在高端Core i7、中端Core i5/Core i3和低端奔腾、赛扬和Atom凌动CPU中都可以见到,台式机的i7处理器不集成显卡(移动版的集成GT3系列显卡),中端i5集成GT2系列显卡,i3及奔腾、赛扬和凌动CPU集成GT1系列显卡。此核心CPU采用LGA1150插座,使用22nm制程。
Allendale核心
与Conroe核心同时发布的桌面平台双核心处理器核心类型。采用65nm制造工艺和传统的Socket 775接口类型,相对于Conroe核心而言,其二级缓存由16路64Byte缩减到8路64Byte。
Westmere核心
Westmere核心面向服务器、工作站和高端桌面电脑,其CPU采用32nm制造工艺,除了拥有6个核心外,还拥有12MB的三级缓存,也支持多线程技术。
2. AMD CPU核心类型
AMD公司的CPU虽然起步比Intel处理器晚,但其独特的数据处理方式和在3D图形方面的强大功能,使其在CPU市场上占有很大份额,普通个人电脑中常见的CPU核心有如下几种。
SanDiego核心
SanDiego核心由Wincheste核心演变而来,大部分性能与Wincheste核心处理器相同,但其采用的是Dual Stress Liner技术,大大加快了CPU的响应速度。
Wincheste核心
Wincheste核心采用90nm制造工艺,核心电压1.5V左右,二级缓存为512KB,外频为200MHz,支持1G HypeTransprot总线,集成双通道内存控制器。
Palermo核心
Palermo核心主要应用于AMD闪龙处理器,采用90nm制作工艺,使用Socket 754接口,工作电压约为1.4V,二级缓存约256KB,外频为200MHz,支持64位运算,还具备了EVP、Cool N'Quiet和HyperTransport等AMD独有的技术,使该内核的处理器具有更低的发热量和更高的性能。
Brisbane核心
Brisbane核心是AMD于2006年推出的首款65nm核心,采用940针脚,设计功率为65W,默认前端总线1000MHz,外频200MHz。
Regor核心
Regor核心是AMD于2009年推出的一种CPU核心,单个核心独享128KB一级缓存和1MB二级缓存,但没有三级缓存。核心功率为65W,支持AM3接口。
Deneb核心
Deneb核心发布于2009年1月,用于AMD Phenom II X4 系列CPU,插槽类型为Socket AM2+/AM3,主频最高能达到3.4GHz。
Llano核心
Llano是AMD较新的CPU核心,采用32nm工艺,设计功耗为2.5~25W,工作电压0.8~1.3V,集成高性能核心显卡。
Piledriver核心
Piledriver核心是改进的32nm工艺SOI HKMG制程,内建双通道DDR3内存控制器,支持DDR3-800~2133的内存,接口仍采用Socket AM3+插座。
Bulldozer核心
Bulldozer(推土机)核心由2011年推出,其单模块中包含两个核心,有独立的一级和二级缓存,共用三级缓存,采用Socket AM3+接口。
……
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