1.1.1 计算机硬件的组成及其参数
计算机硬件是构成计算机的有形物理设备的统称，是计算机进行工作的物质基础。从基本的硬件结构上来讲，计算机可以分为5大部分，即运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备，如图1-1所示。
图1-1 计算机的构成
在实际应用中，通常将运算器和控制器集成做在一个芯片中，这个芯片就是中央处理器（CPU）芯片。
从外观上看，计算机硬件主要由主机箱、显示器、键盘、鼠标4部分组成，如图1-2所示。
图1-2 计算机硬件的组成
我们能够看到的计算机的硬件一般分为主机和外部设备。主机是一台计算机的核心部件，通常有主板、CPU、内存、电源、显卡、声卡、网卡、硬盘、软驱、光驱等硬件都放在一个机箱里。外部设备包括输入设备（如键盘、鼠标）和输出设备（如显示器、打印机）等。下面分别介绍各硬件的具体功能和主要参数。
1．处理器
处理器是中央处理器的简称。在实际应用中，人们通常用中央处理器的英文（Central Processing Unit）缩写“CPU”来指代处理器，为便于阅读，后文中均以CPU来指代处理器。
目前，计算机中常用的CPU有Intel和AMD两个品牌。随着技术的发展，这两个品牌的CPU性能越来越接近。常见的CPU如图1-3所示。
图1-3 常见的CPU
CPU的主要性能参数如下。
1）主频
CPU的主频也叫时钟频率，是CPU内核（整数和浮点运算器）电路的实际运行频率，英文全拼为CPU Clock Speed，时钟频率的单位是MHz（兆赫）。一般来说，主频越高， CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。
需要注意的是，CPU的主频只是性能的一个表现方式，主频并不一定代表运算速度的快慢，主频高的CPU实际性能可能不比主频高的CPU运算速度快。
2）外频
CPU的外频就是CPU的总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率，而CPU的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。外频是指CPU与主板之间同步运行的速度。外频速度越高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。
3）倍频
倍频是指CPU外频与主频相差的倍数，CPU的工作主频是按外频乘以倍频而来的，外频×倍频=主频。例如，一块外频为200MHz，倍频为15的CPU，其主频即为：200MHz×15=3GHz。
4）前端总线频率
前端总线频率的英文名称是Front Side Bus，简称FSB。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。
目前，计算机主板所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1000MHz、1333MHz等几种，前端总线频率越大，代表CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥CPU的功能。CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给CPU，较低的前端总线将无法供给CPU足够的数据，这样限制了CPU性能的发挥。
小提示
新型Intel系列CPU的前端总线频率=外频频率×4，新型AMD系列CPU的前端总线频率=外频频率×2。
5）缓存
CPU中的缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。
缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。
通常把CPU内核集成的缓存称为一级缓存（Level 1 Cache，L1 Cache），而外部的称为二级缓存（L2 Cache）。
一级缓存是所有缓存中容量最小的，比二级缓存要小得多，其容量一般为16～64KB，少数可达到128KB，频率与CPU相同。二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB、3MB等。在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。
2．存储器
在计算机硬件设备中，存储器可以储存资料信息（即写入信息），也可以被CPU读取其上所存储的资料信息（即读取信息）。存储器可分为内部存储器（主存，简称内存）和外部存储器（辅存，简称外存）两类。
内存可直接与CPU交换信息，外存是指不能直接与CPU交换信息（必须通过内存中转）的大容量存储器，因此，内存与外存最显著的区别之一就是内存的数据存取速度比外存快。
内存分为两类。一类是随机存储器（Random Access Memory，RAM），它的特点是写入或读取信息的速度快，但只有在计算机开启后，它才能储存信息，一旦计算机系统关闭或突然掉电，其存储的信息将全部丢失，计算机中的内存条就是这种存储器。另一类是只读存储器（Read Only Memory，ROM），它的特点是信息被写入后，即使断电，内部所存储的信息也不会丢失，计算机主板上的BIOS芯片就是这种存储器。
常见的外部存储器有软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器、U盘、移动硬盘等。
软盘存储器由软盘、软盘驱动器组成。目前普遍使用的是3.5英寸软盘及相应的软盘驱动器。软盘可以随意更换而且携带方便，但每张软盘的储存容量只有1.44MB，且写入、读取信息的速度较慢，这种存储器目前已经淘汰。
硬盘存储器简称硬盘，它由硬盘驱动器和由合金制成的硬盘片组成。硬盘驱动器和硬盘片被固定装配在一起，不能像软驱和软盘那样分开。硬盘写入、读取的速度快，而且容量较大。
光盘存储器由光盘、光驱等组成。光盘的容量很大，而且携带方便，因此，现在很多信息都是以光盘为存储载体。
光盘分为CD-ROM光盘和DVD光盘两种，相应的光驱也叫CD-ROM光驱或者DVD光驱。普通的光盘是只读存储器，即只能读，不能写。光驱是用来读取光盘数据的。目前还有一种刻录光盘，这种光盘用刻录机可以进行数据的写入操作。普通CD-ROM光盘的存储容量一般是650MB，DVD光盘的存储容量是4.7GB。
常见的存储设备如下。
1）内存条
内存条是计算机的一个主要部件。内存条用来临时存放CPU中的运算数据及与硬盘等辅助存储器交换的数据。
内存条的容量越大，所存储的信息越多，系统到内存条中读取信息的速度就越快。常见的内存条如图1-4所示。
图1-4 内存和主板上的内存插槽
普通计算机的内存条通常按照接口类型来划分种类。目前常用的内存条主要有DDR2和DDR3两种类型。支持什么样的内存条类型，与主板采用的芯片组有关。不同的内存条由于规格不一致，因此是不能互相代换的。
内存条的参数有很多，本章只介绍对普通用户影响最大的参数。
（1）内存条主频。内存条主频通常用来表示内存条的速度，它代表着该内存条所能达到的最高工作频率。内存条主频单位为MHz（兆赫）。内存条主频越高在一定程度上代表着内存条所能达到的速度越快。DDR2内存条主频主要有533MHz、667MHz、800MHz等规格，DDR3内存条主频主要有1066MHz、1333MHz等规格。
（2）内存条容量。容量是指该内存条的存储容量，内存条容量是内存条的关键参数。内存条容量以MB作为单位，简写为M。内存条容量一般都是2的整次方倍，通常情况下，内存条容量越大越有利于系统的运行。
计算机系统中内存条的容量等于插在主板内存条插槽上所有内存条容量的总和。在有些采用集成显卡的计算机中，系统显示的内存条容量通常要小于实际内存条的容量，这是由于集成显卡要占用一部分内存条容量作为显存使用。
内存条的种类和内存条主频都会对性能有一定影响，不过相比之下，容量的影响更大。在其他配置相同的条件下内存条越大机器性能越高，对于普通家用和日常办公建议内存条容量最好能在2GB以上。
2）硬盘
硬盘是存放计算机信息的地方。计算机中的操作系统、应用软件、文档、数据及游戏软件等，都存放在硬盘上。常见的硬盘外形如图1-5所示。
图1-5 常见的硬盘
硬盘的主要参数如下。
（1）容量。硬盘的容量通常采用GB（千兆）为单位，目前硬盘常用的容量有250GB、320GB、500GB、1TB （1000GB）等。
细心的读者或许会发现硬盘在操作系统中显示的容量与官方标称的容量不符，都小于标称容量，容量越大则这个差异越大。标称80GB的硬盘只有75GB；而标称160GB的硬盘则只有152GB。这并不是厂商或经销商以次充好欺骗消费者，是硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算方法有所不同而造成的。
（2）转速。转速（Rotationl Speed）是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转速。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响硬盘的速度。由于硬盘在工作时内部的盘片是高速运转的，因此应该尽量避免振动。
硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位为rpm（Revolutions Perminute，转/每分钟）。
目前，常用的硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm两种，选购时最好选择7200rpm的高转速硬盘。
（3）缓存。缓存（Cache memory）是硬盘内部控制器上的一块内存芯片，它是硬盘内部存储体和外部接口之间的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。
不同品牌、不同型号的硬盘缓存容量的大小各不相同，IDE接口硬盘缓存通常为2MB；160GB以下的SATA接口硬盘的缓存通常为8MB；250GB以上的SATA接口硬盘的缓存通常为16MB或者32MB。
（4）接口类型。接口类型是指硬盘与主板之间连接接口的类型。目前，常用的硬盘接口类型主要有IDE和SATA两种。
3．主板
主板是计算机主机的整体框架，它上面除了一些重要的芯片和电路外，还有很多插槽、接口、总线等，用来接插CPU、内存、显卡、声卡，以及连接所有外部设备。主板的类型决定了一台计算机的性能。主板的外观如图1-6所示。
图1-6 主板的外观
4．输入设备
输入设备能将数据和程序转换成计算机内部能够识别和接受的信息方式，并顺序地把它们送入存储器中。常用的输入设备是键盘和鼠标。
键盘是用来向计算机输入信息的主要输入设备，各种程序和数据都可以通过键盘输入到计算机中，它由一组排列成阵列的按键组成。键盘的型号有很多，常用的有101键、103键、104键、107键，常见键盘如图1-7所示。
图1-7 常见键盘
鼠标是计算机的输入设备之一，英文名称是MOUSE，分为机械鼠标和光电鼠标两类。鼠标按其正面具有的按键数分为双键鼠标、3键鼠标和多键鼠标，目前使用较多的是3键光电鼠标，如图1-8所示。
图1-8 鼠标
鼠标的基本操作有指向、移动、单击、双击和右击等，鼠标指针的形状会随着它在屏幕上位置的不同，选取对象的不同而改变。
5．输出设备
输出设备是指将计算机处理的结果以人们能接受的或其他机器能接受的形式送出。
显示器是最常见的输出设备，通过它可以看到存储器中的数据、程序、正在执行的命令及机器的运行状态，也可以用来监视用户输入的程序、数据，显示程序的运行结果和图形等信息。显示器分为纯平显示器（CRT显示器）和液晶显示器（LCD显示器）两种类型，如图1-9所示。
图1-9 显示器
显卡也是一种输出设备，显卡是计算机与显示器之间的一种扩展卡，主要是负责图形处理、把计算机的数据传输给显示器并控制显示器的数据组织方式。
习题
1．除介绍的显示器、打印机、鼠标、键盘等输入、输出设备外，请再列举几种输入、输出设备。
2．CPU主频的高低与CPU的外频和倍频有关，主频=___×____。
3．一张CD-ROM光盘的容量是____，一张DVD光盘的容量是____。一个文件有3.5GB，则这个文件可以用一张____光盘刻录下来。
4．CPU中控制器的功能是_________________________________。
5．硬盘工作时，应避免（ ）。
A．强烈振动
B．噪声
C．光线直射
D．环境卫生不好
6．计算机的硬件系统包括（ ）。
A．主机、内存和外存
B．主机和外设
C．CPU、输入设备和输出设备
D．CPU、键盘和显示器
7．计算机的内部存储器与外部存储器相比，内部存储器的主要特点之一是（ ）。
A．价格更便宜
B．存储容量大
C．存取速度快
D．价格虽高但容量大
8．在下列设备中，既属于输入设备又属于输出设备的是（ ）。
A．鼠标
B．键盘
C．打印机
D．硬盘
9．计算机中必不可少的输入/输出设备是（ ）。
A．键盘和显示器
B．键盘和鼠标器
C．显示器和打印机
D．鼠标器和打印机
10．计算机存储器的主要用途是（ ）。
A．存储指令和数字
B．存储程序指令和地址
C．存储数据和程序
D．存储号码和地址