（二）计算机的硬件组成

计算机硬件是指计算机中看得见、摸得着的一些实体设备。从外观上看，微型计算机主要由主机、显示器、鼠标和键盘等部分组成。其中主机背面有许多插孔和接口，用于接通电源和连接键盘和鼠标等输入设备；而主机箱内包括光驱、CPU、主板、内存和硬盘等硬件。图1-7所示为微型计算机的外观组成及主机内部硬件。

下面将按类别分别对微型计算机的主要硬件进行详细介绍。

1.微处理器

微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器（CPU），这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。CPU 既是计算机的指令中枢，也是系统的最高执行单位，如图1-8所示。CPU主要负责执行指令，作为计算机系统的核心组件，在计算机系统中占有举足轻重的地位，也是影响计算机系统运算速度的重要因素。目前，CPU 的生产厂商主要有Intel、AMD、威盛（VIA）和龙芯（Loongson），市场上主要销售的CPU产品是Intel和AMD。

2.主板

主板（Main Board）也称为“母板（Mother Board）”或“系统板（System Board）”，从外观上看，主板是一块方形的电路板，如图 1-9 所示，其上布满了各种电子元器件、插座、插槽和各种外部接口，它可以为计算机的所有部件提供插槽和接口，并通过其中的线路统一协调所有部件的工作。

随着主板制板技术的发展，主板上已经能够集成很多的计算机硬件，比如CPU、显卡、声卡、网卡、BIOS芯片和南北桥芯片等，这些硬件都可以以芯片的形式集成到主板上。其中BIOS 芯片是一块矩形的存储器，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和调整 CPU 外频等，如图 1-10 所示；南北桥芯片通常由南桥芯片和北桥芯片组成，南桥芯片主要负责硬盘等存储设备和PCI总线之间的数据流通，北桥芯片主要负责处理CPU、内存和显卡三者间的数据交流。

3.总线

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统，因此总线被形象地比喻为“高速公路”。按照计算机所传输的信息类型，总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

● 数据总线。数据总线用于在CPU与RAM（随机存取存储器）之间来回传送需处理、储存的数据。

● 地址总线。地址总线上传送的是CPU向存储器、I/O接口设备发出的地址信息。

● 控制总线。控制总线用来传送控制信息，这些控制信息包括 CPU 对内存和输入/输出接口的读写信号、输入/输出接口对CPU提出的中断请求等信号，以及CPU对输入/输出接口的回答与响应信号、输入/输出接口的各种工作状态信号和其他各种功能控制信号。

目前，常见的总线标准有ISA总线、PCI总线、AGP总线和EISA总线等。

4.内存

计算机中的存储器包括内存储器和外存储器两种，其中，内存储器简称内存，也叫主存储器，是计算机用来临时存放数据的地方，也是CPU处理数据的中转站，内存的容量和存取速度直接影响CPU处理数据的速度。图1-11所示为DDR4内存条。

从工作原理上说，内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓冲存储器（Cache）。平常所说的内存通常是指随机存储器，它既可以从中读取数据，也可以写入数据，当计算机电源关闭时，存于其中的数据会丢失；只读存储器的信息只能读出，一般不能写入，即使停电，这些数据也不会丢失，如BIOS ROM；高速缓冲存储器是指介于CPU与内存之间的高速存储器（通常由静态存储器SRAM构成）。

5.外存

外存储器简称外存，是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据，常见的外存储器有硬盘、光盘和可移动存储设备（如U盘等）。

● 硬盘。硬盘是计算机中最大的存储设备，通常用于存放永久性的数据和程序，硬盘的内部结构比较复杂，主要由主轴电机、盘片、磁头和传动臂等部件组成，在硬盘中通常将磁性物质附着在盘片上，并将盘片安装在主轴电机上，当硬盘开始工作时，主轴电机将带动盘片一起转动，在盘片表面的磁头将在电路和传动臂的控制下移动，并将指定位置的数据读取出来，或将数据存储到指定的位置。硬盘容量是选购硬盘的主要性能指标之一，包括总容量、单碟容量和盘片数3个参数，其中，总容量是表示硬盘能够存储多少数据的一项重要指标，通常以GB为单位，目前主流的硬盘容量从 40 GB 到 4 TB 不等。此外，通常对硬盘是按照其接口的类型进行分类，硬盘主要有ATA和SATA两种接口类型。需要注意的是，这里所说的硬盘是指机械硬盘，如图1-12所示，机械硬盘也是使用最广和最普通的硬盘类型。另外，还有一种目前最热门的硬盘类型——固态硬盘（Solid State Drives，SSD），简称固盘，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，如图1-13所示。

● 光盘。光盘驱动器简称光驱，如图1-14所示，光驱用来存储数据的介质称为光盘，光盘是以光信息作为存储的载体并用来存储数据，其特点是容量大、成本低和保存时间长。光盘可分为不可擦写光盘（即只读型光盘，如CD-ROM、DVD-ROM等）、可擦写光盘（如CD-RW、DVD-RAM等）。目前，CD光盘的容量约为700 MB，DVD光盘容量约为4.7 GB。

● 可移动存储设备。可移动存储设备包括移动USB盘（简称U盘，见图1-15）和移动硬盘等，这类设备即插即用，容量也能满足人们的需求，是计算机必不可少的附属配件。

6.输入设备

输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置，用于将数据、文本和图形等转换为计算机能够识别的二进制代码并将其输入计算机，键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆和语音输入装置等都属于输入设备。下面介绍常用的3种输入设备。

● 鼠标。鼠标是计算机的主要输入设备之一，因为其外形与老鼠类似，所以被称为“鼠标”。根据鼠标按键的数量可以将鼠标分为3键鼠标和两键鼠标；根据鼠标的工作原理可以将其分为机械鼠标和光电鼠标。另外，还包括无线鼠标和轨迹球鼠标。

● 键盘。键盘是计算机的另一种主要输入设备，是用户和计算机进行交流的工具，可以直接向计算机输入各种字符和命令，简化计算机的操作。不同生产厂商生产出的键盘型号各不相同，目前常用的键盘有107个键位。

● 扫描仪。扫描仪是利用光电技术和数字处理技术，以扫描方式将图形或图像信息转换为数字信号的设备，其主要功能是文字和图像的扫描与输入。

7.输出设备

输出设备是计算机硬件系统的终端设备，用于将各种计算结果的数据或信息转换成用户能够识别的数字、字符、图像和声音等形式。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统和磁记录设备等。下面介绍常用的5种输出设备。

● 显示器。显示器是计算机的主要输出设备，其作用是将显卡输出的信号（模拟信号或数字信号）以肉眼可见的形式表现出来。目前主要有两种显示器，一种是液晶显示器（LCD显示器），如图1-16所示，另一种是使用阴极射线管的显示器（CRT显示器），如图1-17所示。LCD显示器是目前市场上的主流显示器，具有无辐射危害、屏幕不会闪烁、工作电压低、功耗小、重量轻和体积小等优点，但LCD显示器的画面颜色逼真度不及CRT显示器。显示器的尺寸包括17英寸、19英寸、20英寸、22英寸、24英寸和26英寸等。

● 音箱。音箱在音频设备中的作用类似于显示器，可将直接连接到声卡的音频输出接口中，并将声卡传输的音频信号输出为人们可以听到的声音。需要注意的是，音箱是整个音响系统的终端，只负责声音输出；音响则通常是指声音产生和输出的一整套系统，音箱是音响的一个部分。

● 打印机。打印机也是计算机常见的输出设备，在办公中经常会用到，其主要功能是将文字和图像进行打印输出。

● 耳机。耳机是一种音频设备，它接收媒体播放器或接收器发出的信号，利用贴近耳朵的扬声器将其转化成可以听到的音波。

● 投影仪。投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过专业的接口与计算机相连接并播放相应的视频信号，是一种负责输出的计算机周边设备。

8.触摸屏

触摸屏又称为“触控屏”或“触控面板”，是一种可接收触头等输入信号的感应式液晶显示装置，当触摸了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编好的程序驱动各种连接装置，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。

触摸屏作为一种新型的计算机输入设备，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式，主要应用于查询公共信息、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜和多媒体教学等方面。