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移动端

1.1.2 内部PC组件(1)

《思科网络技术学院教程:IT基础(第6版)》第1章个人计算机系统简介,本章开启探索和了解计算机硬件之旅,将讨论计算机系统中的硬件组件、计算机组件的替代品,以及专用计算机系统的配置。本节为大家介绍内部PC组件。

作者:思科系统公司 译来源:人民邮电出版社|2017-08-27 17:12

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1.1.2 内部PC组件(1)

本节将讨论计算机内部组件的名称、用途和特性。

1.主板

主板也称为系统板或主机板,是计算机的中枢。主板是一块包含总线(或电气通路)的印刷电路板(PCB),与电子元件互相连接。这些元件可直接焊接到主板上或使用插座、扩展槽和端口进行添加。

主板上容纳或能够添加计算机组件的一些连接类型如下所示。

中央处理单元(CPU):它被视为计算机的大脑。

随机访问内存(RAM):这是存储数据和应用的临时位置。

扩展槽:提供连接附加组件的位置。

基本输入/输出系统(BIOS)芯片和统一可扩展固件接口(UEFI)芯片:BIOS用于帮助启动计算机和管理硬盘驱动器、显卡、键盘、鼠标等设备之间的数据流。最近,BIOS已通过UEFI得以增强。UEFI指定用于启动和运行时服务的不同软件接口,但仍然依赖传统BIOS进行系统配置、加电自检(POST)和设置。

芯片组:由主板上的集成电路组成,可控制系统硬件与CPU和主板交互的方式。它还确定能够添加到主板的内存数量以及主板上的接头类型。

大多数芯片组由以下两种类型组成。

北桥芯片:控制到内存和显卡的高速访问。它还控制CPU与计算机中所有其他组件通信的速度。显示功能有时已集成在北桥芯片中。

南桥芯片:可使CPU与速度较慢的设备(包括硬盘驱动器、通用串行总线(USB)端口和扩展槽)进行通信。

图1-5说明了主板与各种组件的连接方式。

主板的外形规格涉及主板的大小和形状。它还描述主板上的不同组件和设备的物理布局。

多年来,主板已发展为多种类型。有下面三种常见的主板外形规格。

ATX结构:这是最常见的主板外形规格。ATX机箱适合于标准ATX主板上的集成I/O端口。ATX电源通过单个20引脚接头连接到主板。尺寸:12英寸×9.6英寸(30.5cm×24.4cm)。

Micro-ATX结构:这是一个较小的外形规格,设计为与ATX向后兼容。Micro-ATX主板通常使用与全尺寸ATX主板相同的北桥芯片组和南桥芯片组以及电源插头,因此可使用许多相同组件。一般而言,Micro-ATX主板适合用于标准ATX机箱。但是,Micro-ATX主板比ATX主板小很多,而且扩展槽比ATX主板少。尺寸:9.6英寸×9.6英寸(24.4cm×24.4cm)。

ITX结构:由于非常小巧,ITX外形规格大受欢迎。有许多类型的ITX主板;但是,Mini-ITX是最受欢迎的一种。Mini-ITX外形规格耗电量小,因此不需要使用风扇进行散热。Mini-ITX主板只有一个用于扩展卡的PCI插槽。使用Mini-ITX外形规格的计算机可用于不便放置较大或嘈杂计算机的地方。尺寸:8.5英寸×7.5英寸(21.5cm×19.1cm)。

Mini-ITX:Mini-ITX外形规格适用于小型设备,如瘦客户端和机顶盒等。尺寸:6.7英寸×6.7英寸(17cm×17cm)。

注意:

区分这些外形规格非常重要。主板外形规格的选择决定了各个组件与其连接的方式、所需的电源类型以及计算机机箱的形状。一些制造商还拥有基于ATX设计的专有外形规格。这会使某些主板、电源和其他组件与标准ATX机箱不兼容。

2.CPU架构

主板被视为计算机的中枢,而中央处理单元(CPU)则被视为大脑。在计算能力方面,CPU(有时被称为处理器)是计算机系统最重要的组成部分。大多数计算在CPU中进行。

CPU具有不同的外形规格,每种外形规格都要求主板上配备特定的插槽或插座。常见的CPU制造商包括Intel和AMD。

CPU插座或插槽是主板与处理器之间的连接。现代的CPU插座和处理器围绕以下架构而构建。

引脚栅格阵列(PGA):如图1-6所示,在PGA架构中,引脚位于处理器的底侧。使用零插力(ZIF)将CPU插入主板的CPU插座。ZIF是指将CPU安装到主板插座或插槽所需的力量。

平面栅格阵列(LGA):如图1-7所示,在LGA架构中,引脚位于插座而非处理器中。

程序是一系列存储的指令。CPU按照特定指令集执行这些指令。

CPU可以使用两种截然不同的指令集类型。

精简指令集计算机(RISC):此架构使用相对较小的指令集。RISC芯片旨在非常快速地执行这些指令。

复杂指令集计算机(CISC):此架构使用广泛的指令集,因此每个操作的步骤较少。

当CPU执行程序的一个步骤时,剩余的指令和数据存储于附近的一个特殊的高速内存(称为缓存)中。

3.增强CPU性能

各个CPU制造商都使用增强性能的功能来完善其CPU。例如,Intel采用超线程技术来增强部分CPU的性能。借助超线程技术,多个代码片段(线程)同时在CPU中执行。对于操作系统而言,当有多个线程正在处理时,具备超线程技术的单个CPU就像两个CPU一样运行。AMD处理器使用超传输技术来提升CPU性能。超传输是CPU和北桥芯片之间的高速连接。

CPU的功能通过其处理数据的速度和数量来衡量。CPU的速度为每秒周期数,例如每秒数百万个周期(称为兆赫[MHz])或每秒数十亿个周期(称为千兆赫[GHz])。CPU一次可处理的数据量取决于前端总线(FSB)的大小。FSB也称为CPU总线或处理器数据总线。FSB越宽,则实现的性能越高。FSB的宽度以位为单位。位是计算机中的最小数据单位。当今的处理器使用32位或64位FSB。前端总线只是主板上的一种总线类型。总线是数据从计算机的一个部分传输到另一个部分所经过的位于主板上的线路。

超频是可使处理器的工作速度比其初始规格更快的一种技术。但超频不是一种提高计算机性能的推荐方式,它可能导致CPU损坏。与超频相对的是CPU降频。CPU降频是一种处理器以低于额定速度运行时使用的技术,以达到节能或减少热量产生的目的。CPU降频通常用于笔记本电脑和其他移动设备。

最新的处理器技术已促使CPU制造商寻求将多个CPU内核集成到单个芯片中的方法。多核处理器在同一个集成电路中有两个或多个处理器。下面展示了对各种类型的多核处理器的说明。

单核CPU:一个CPU中有一个执行所有处理的内核。主板制造商可能会提供插座以容纳多个处理器,从而提供组装功能强大的多处理器计算机的能力。

双核CPU:一个CPU中有2个内核,两个内核可以同时处理信息。

三核CPU:一个CPU中有3个内核,实际上是禁用了其中一个内核的四核处理器。

四核CPU:一个CPU中有4个内核。

六核CPU:一个CPU中有6个内核。

八核CPU:一个CPU中有8个内核。

将多个处理器集成到同一芯片上可实现处理器之间的快速连接。多核处理器比单核处理器执行指令的速度更快。指令可同时分配给所有处理器。因为多个核心位于同一芯片上,内存可在处理器之间共享。多核处理器建议用于视频编辑、游戏、照片处理等应用。

大功耗会在计算机机箱内产生更多热量。与多个单核处理器相比,多核处理器节省电力且产热较少,从而提高性能和效率。

CPU的性能也通过NX位(也称为执行禁用位)的使用得以提升。若操作系统支持并启用该功能,可以保护包含操作系统文件的内存区域免受恶意软件的攻击。

4.冷却系统

电子元件之间的电流流动会产生热量。当保持凉爽时,计算机组件的性能更佳。如果不能排出热量,计算机的运行可能会非常缓慢。如果积聚了太多热量,计算机可能会崩溃,或者组件受损。因此,必须使计算机保持凉爽。

注意:

计算机可使用主动和被动散热解决方案来保持凉爽。主动解决方案需要用电,而被动解决方案不需要用电。

增强计算机机箱内的空气流动可使更多热量排出。主动散热解决方案使用计算机机箱内的风扇以将热空气吹出。为了增强空气流动,一些机箱配有多个风扇将冷空气吹入,而另外一个风扇将热空气吹出。安装在计算机机箱内的机箱风扇(如图1-8所示)可使散热过程更为高效。

在机箱内部,CPU会产生大量热量。要将热量从CPU内核排出,要在其顶部安装散热器,如图1-9所示。散热器有一个带多个金属翅片的很大表面,可将热量散发到周围的空气中。这就是所谓的被动散热。散热器和CPU之间有一层特殊的导热硅脂。这种导热硅脂通过填充CPU和散热器之间的细小缝隙来增加从CPU到散热器之间的热传递效率。


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