计算机硬件基础的学习
电脑硬件的基础学习
常见的电脑硬件
常见的电脑硬件主要有机箱，主板，电源，硬盘，存储控制器，可携储存装置，内置存储器，输入设备，输出设备, CPU风扇，蜂鸣器等。
机箱
机箱作为电脑配件中的一部分，它起的主要作用是放置和固定各电脑配件，起到一个承托和保护作用，此外，电脑机箱具有电磁辐射的屏蔽的重要作用，由于机箱不像CPU、显卡、主板等配件能迅速提高整机性能，所以在DIY中一直不被列为重点考虑对象。
机箱的外观、用料
外观和用料是一个机箱最基本的特性，外观直接决定一款机箱能否被用户接受的第一个条件，因此外观也逐渐偏向多元化发展，因此在我们的测试中也占有一定的比率。用料主要看机箱所用的材质，机箱边角是否经过卷边处理，材质的好坏也直接影响到抗电磁辐射的性能。
可扩展性
未来电脑的发展永远难以揣摩，能够准备的越齐全当然越能够满足未来的需要，我们主要考察提供了多少个5.25寸光驱位置和3.5寸软驱、硬盘位置的分布以及设计。
特色功能
要看机箱是否提供了前置USB和音频输入输出接口，而像内部设计中如硬盘，光驱采用的导轨安装，或板卡的免工具安装，我们都将亲身体验一下，以感觉它的易用性。
防尘性
对于大部分用户来说，防尘性恐怕是考虑的最少的了，但是如果你打算让机箱保持长时间的清洁，那你就要看看机箱的防尘性如何了。我们主要考察散热孔的防尘性能和扩展插槽PCI挡板的防尘能力。
散热性
对于发热量越来越大的电脑，我们不可能再对机箱的散热性能不理不问了，加装更多的风扇似乎已经成为了DIY的主流，我们主要考虑它提供了多少散热风扇或散热风扇预留位置和散热孔的多少。
电脑主板
主板，又叫主机板（mainboard）、系统板（systemboard）、或母板（motherboard），是计算机最基本的同时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
BIOS芯片
BIOS（Basic Input/ Output System，基本输入输出系统），全称是ROM-BIOS，是只读存储器基本输入/输出系统的简写。BIOS实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽，通俗地说，BIOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。从功能上看，BIOS主要包括2个部分：
（1）自检及初始化
自检和初始化负责启动电脑，具体有3个部分
加电自检（Power on self test，简称POST），用于电脑刚接通电源时对硬件部分的检测，检查电脑是否良好。通常完整的POST自检将包括对CPU，640K基本内存，1M以上的扩展内存，ROM，主板，CMOS存储器，串并口，显示卡，软硬盘子系统及键盘进行测试，一旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告
初始化，包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等，其中很重要的一部分是BIOS设置，主要是对硬件设置的一些参数，当电脑启动时会读取这些参数，并和实际硬件设置进行比较，如果不符合，会影响系统的启动。
引导程序，用于引导DOS或其他操作系统。BIOS先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录，如果没有找到，则会在显示器上显示没有引导设备，如果找到引导记录会把电脑的控制权转给引导记录，由引导记录把操作系统装入电脑，在电脑启动成功后，BIOS的这部分任务就完成了。
（2）程序服务处理和硬件中断处理
这两部分是两个独立的内容，但在使用上密切相关。程序服务处理程序主要是为应用程序和操作系统服务，这些服务主要与输入输出设备有关，例如读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作，B1OS必须直接与计算机的I/O设备打交道，它通过端口发出命令，向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据，使程序能够脱离具体的硬件操作，而硬件中断处理则分别处理PC机硬件的需求，因此这两部分分别为软件和硬件服务，组合到一起，使计算机系统正常运行。
BIOS的服务功能是通过调用中断服务程序来实现的，这些服务分为很多组，每组有一个专门的中断。例如视频服务，中断号为10H；屏幕打印，中断号为05H;磁盘及串行口服务，中断14H等。每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可，无需直接控制由于CMOS与BIOS都跟电脑系统设置密切相关，因而二者很容易混淆。从根本上说，CMOS RAM是系统参数存放的地方，而BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此准确的说法应是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。
主要接口
硬盘接口：硬盘接口可分为IDE接口和SATA接口。在型号老些的主板上，多集成2个IDE口，通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽（也有横着的）。而新型主板上，IDE接口大多缩减，甚至没有，代之以SATA接口 [3] 。
软驱接口：连接软驱所用，多位于IDE接口旁，比IDE接口略短一些，因为它是34针的，所以数据线也略窄一些 [3] 。
COM接口（串口）：大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh，中断号是IRQ4；COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh，中断号是IRQ3。 [3]
PS/2接口：PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，但这么多年使用之后，绝大多数主板依然配备该接口，但支持该接口的鼠标和键盘越来越少，大部分外设厂商也不再推出基于该接口的外设产品，更多的是推出USB接口的外设产品。不过值得一提的是，由于该接口使用非常广泛，因此很多使用者即使在使用USB也更愿意通过PS/2-USB转接器插到PS/2上使用，外加键盘鼠标每一代产品的寿命都非常长，接口依然使用效率极高，但在不久的将来，被USB接口所完全取代的可能性极高 [3] 。
USB接口：USB接口是如今最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外，USB 2.0标准最高传输速率可达480Mbps。USB 3.0已经在主板中出现和普及 [3] 。
LPT接口（并口）：一般用来连接打印机或扫描仪。其默认的中断号是IRQ7，采用25脚的DB-25接头。并口的工作模式主要有三种 [3] ：
1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但应用较为广泛，一般设为默认的工作模式 [3] 。
2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，已有不少外设使用此工作模式 [3] 。
3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但支持的设备不多。使用LPT接口的打印机与扫描仪已经基本很少了，多为使用USB接口的打印机与扫描仪 [3] 。
MIDI接口：声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备 [3] 。
SATA接口：SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment（串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范，在IDF Fall 2001大会上，Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准，正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s，比PATA标准ATA/100高出50%，比ATA/133也要高出约13%，而随着未来后续版本的发展，SATA接口的速率还可扩展到2X和4X（300MB/s和600MB/s）。从其发展计划来看，未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率，让硬盘也能够超频。 [3]
电脑电源
电脑电源是一种安装在主机箱内的封闭式独立部件，它的作用是将交流电变换为+5V、-5V、+12V、-12V、+3.3V、-3.3V等不同电压、稳定可靠的直流电，供给主机箱内的系统板、各种适配器和扩展卡、硬盘驱动器、光盘驱动器等系统部件及键盘和鼠标使用。
PC电源是一个无工频变压器的四路开关稳压电源，它的工作原理是：220V市电输入后，先经低通滤波器滤波及桥式整流器整流，变成300V直流峰值高压，该直流高压被送到脉宽调制器、变换型振荡器（功率转换线路），变成300V的矩形波或正弦波，然后再经高频变压及整流滤波即可输出+12V、+5V的直流稳定电压，可供系统使用。
电源采用调节300V矩形波的占宽比来调节直流输出值的反馈稳压工作原理，并采用直接整流、高频变换和脉宽调制技术，因而省略了笨重的变压器，具有体积小、重量轻、效率高和过流过压保护的特点。此外电源部件还产生一个电源信号—Power Good信号，该信号表明电源状态正常，并提供给主机以产生硬件复位RESET信号，使系统正常启动 [1]
电脑硬盘
电脑硬盘是计算机最主要的存储设备。硬盘（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disk Drive， 简称HDD 全名温彻斯特式硬盘）由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。
绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。早期的硬盘存储媒介是可替换的，不过今日典型的硬盘是固定的存储媒介，被封在硬盘里 （除了一个过滤孔，用来平衡空气压力）。随着发展，可移动硬盘也出现了，而且越来越普及，种类也越来越多.大多数微机上安装的硬盘，由于都采用温切斯特（winchester)技术而被称之为“温切斯特硬盘”，或简称“温盘”。
存储控制器
存储控制器，多作为可在微处理器中排列二极管的只读存储器装机使用。其起源至少可以追溯到1947年旋风计算机所使用的"program timing matrix" 。IBM在早期的360系统中使用了ROM存储控制器，但在后继的370系统中，改用了既可从软盘导入微程序，又可随意读写的超高速随机存储器，这使得IBM可以轻松修改微程序中的程序错误。尽管当时默认的存储控制器为ROM，但由于可随意读写的RAM的面世，使得用户可以自己更改计算机的微程序。 [1]
可携储存装置
常见有u盘、移动硬盘等
内置存储器
随机存取存储器（英语：Random Access Memory，缩写：RAM），也叫主存，是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写（刷新时除外），而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM工作时可以随时从任何一个指定的地址写入（存入）或读出（取出）信息。它与ROM的最大区别是数据的易失性，即一旦断电所存储的数据将随之丢失。RAM在计算机和数字系统中用来暂时存储程序、数据和中间结果。
输入输出设备
输入输出设备（IO设备），是数据处理系统的关键外部设备之一，可以和计算机本体进行交互使用。如：键盘、写字板、麦克风、音响、显示器等。因此输入输出设备起了人与机器之间进行联系的作用。
CPU
CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等,英文Logic components；运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。
显卡
显卡（Video card、Display card、Graphics card、Video adapter）是个人计算机基础的组成部分之一，将计算机系统需要的显示信息进行转换驱动显示器，并向显示器提供逐行或隔行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人计算机主板的重要组件，是“人机”的重要设备之一，其内置的并行计算能力现阶段也用于深度学习等运算
显卡又称显示卡( Video card)，是计算机中一个重要的组成部分，承担输出显示图形的任务，对喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说，显卡非常重要。主流显卡的显示芯片主要由NVIDIA（英伟达）和AMD（超威半导体 [7] ）两大厂商制造，通常将采用NVIDIA显示芯片的显卡称为N卡，而将采用AMD显示芯片的显卡称为A卡。 [1]
配置较高的计算机，都包含显卡计算核心。在科学计算中，显卡被称为显示加速卡。 [1]
显示芯片( Video chipset)是显卡的主要处理单元，因此又称为图形处理器(Graphic Processing Unit，GPU)，GPU是NVIDIA公司在发布GeForce 256图形处理芯片时首先提出的概念。尤其是在处理3D图形时，GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并完成部分原本属于CPU的工作。GPU所采用的核心技术有硬件T&L（几何转换和光照处理）、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。 [1]
显卡所支持的各种3D特效由显示芯片的性能决定，采用什么样的显示芯片大致决定了这块显卡的档次和基本性能，比如NVIDIA的GT系列和AMD的HD系列。 [1]
衡量一个显卡好坏的方法有很多，除了使用测试软件测试比较外，还有很多指标可供用户比较显卡的性能，影响显卡性能的高低主要有显卡频率、显示存储器等性能指标 [1] 。
冯诺依曼体系
冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的基础，现在大多计算机仍是冯·诺伊曼计算机的组织结构，只是作了一些改进而已，并没有从根本上突破冯体系结构的束缚。冯·诺伊曼也因此被人们称为“计算机之父”。然而由于传统冯·诺伊曼计算机体系结构天然所具有的局限性，从根本上限制了计算机的发展。
根据冯·诺伊曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：把需要的程序和数据送至计算机中。必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。能够按照要求将处理结果输出给用户。 [2]
将指令和数据同时存放在存储器中，是冯·诺伊曼计算机方案的特点之一。计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。冯·诺伊曼提出的计算机体系结构，奠定了现代计算机的结构理念。
