什么是计算机硬件？

硬件，缩写为 HW，是指计算机系统的所有物理组件，包括与之连接的设备。没有硬件，你就无法创建计算机或使用软件。你正在阅读此信息的屏幕也是硬件。

计算机硬件由构成计算机系统的所有物理部件组成。这些组件可分为内部硬件（计算机机箱内部）和外部硬件（连接的外围设备）。下面是重要计算机硬件组件的详细分解。

计算机内部硬件组件

1) 主板

主板是连接和为计算机中所有其他组件供电的主要电路板。它充当中央枢纽，允许 CPU、RAM、存储和其他硬件之间进行通信。

主板通常是一块薄电路板，除了输入输出设备外，它将计算机几乎所有部件固定在一起。它是计算机机箱中最大的电路板，包含 CPU、内存、硬盘驱动器以及用于输入输出设备的端口等关键硬件。

它为上面的所有硬件分配电力，并使它们能够相互通信。它旨在容纳计算机的微处理器芯片，并允许其他组件连接到它。运行计算机或提高其性能的每个组件都是主板的一部分，或通过插槽或端口连接到它。

根据计算机的类型和尺寸，可能有不同类型的主板。因此，特定主板只能与特定类型的处理器和内存一起使用。

主板的关键组件

• CPU 插槽：用于安装 CPU。它是微处理器和主板之间的连接。它方便使用 CPU，并防止在安装或移除时损坏。此外，它还配有锁定装置以防止 CPU 移动，并配有散热器以散发多余热量。
• RAM 插槽：这是主板上提供用于插入或安装 RAM（随机存取存储器）的内存插槽或插座。计算机中可以有两个或更多内存插槽。
• 扩展插槽：也称为总线插槽或扩展端口。它是主板上的一个连接或端口，提供了连接硬件扩展卡的安装点，例如，您可以购买一块视频扩展卡并将其安装到扩展插槽中，然后在计算机中安装新的视频卡。一些常见的计算机扩展插槽包括 AGP、AMR、CNR、PCI 等。
• 电容器：它由两个导电板和一个夹在它们之间的薄绝缘体组成。这些部件被包裹在塑料容器中。
• 电感器（线圈）：它是一个由围绕铁芯缠绕的导线制成的电磁线圈。它充当电感器或电磁体来存储磁能。
• 北桥：它是一个集成电路，允许 CPU 接口、AGP 和内存之间进行通信。此外，它还允许南桥芯片与 RAM、CPU 和图形控制器进行通信。
• USB 端口：它允许您将鼠标或键盘等硬件设备连接到您的计算机。
• PCI 插槽：它代表外围组件互连插槽。它允许您连接调制解调器、网络硬件、声卡和显卡等 PCI 设备。
• AGP 插槽：它代表加速图形端口。它提供了一个连接显卡的插槽。
• 散热器：它吸收并散发计算机处理器产生的热量。
• 电源连接器：它设计用于为主板供电。
• CMOS 电池：它代表互补金属氧化物半导体。它是一种存储 BIOS 设置（如时间、日期和硬件设置）的内存。

现代主板具有不同的外形尺寸（ATX、Micro-ATX、Mini-ITX），并支持特定的 CPU 品牌（Intel/AMD）。高端型号具有RGB 照明、Wi-Fi 6 和先进的散热解决方案。

2) CPU（中央处理器）

CPU 是计算机的“大脑”，负责执行软件指令。

现代 CPU 具有多个核心（4、8、16+）和高时钟速度（3GHz-5GHz+）。

CPU 安装在主板的插槽中（Intel 为 LGA，AMD 为 AM5），并且需要适当的散热（风冷或水冷）。

• Intel（Core i3/i5/i7/i9，服务器用 Xeon）
• 以强大的单核性能和广泛的兼容性而闻名。
• 非常适合游戏、商用 PC 和企业级服务器解决方案。
• AMD（Ryzen 3/5/7/9，工作站用 Threadripper）
• 提供高核心/线程数和出色的多任务处理性能。
• 受内容创作者、游戏玩家和需要并行处理的专业人士青睐。
• ARM（用于智能手机和 Apple M1/M2 芯片）
• 功耗低，每瓦性能出色，尤其是在移动设备上。
• 由于电池续航时间长，在平板电脑、智能手机和新款 MacBook 中很常见。

3) RAM（随机存取存储器）

RAM 临时存储数据，供 CPU 快速访问。

更多的 RAM 可以实现更流畅的多任务处理和更快的程序执行。

它是易失性内存，意味着在计算机断电时数据会丢失。

• DDR4（大多数 PC 都使用，速度高达 3200MHz）
• 为游戏、生产力和一般用途提供可靠的性能。
• 支持双通道配置以提高数据带宽。
• DDR5（更新、更快，高达 6400MHz+）
• 提供更高的容量、更高的效率和更好的性能扩展。
• 非常适合高端系统、面向未来的配置和密集型工作负载。
• SO-DIMM（用于笔记本电脑）
• 小型外形尺寸，专为笔记本电脑和迷你 PC 等紧凑型设备设计。
• 根据系统兼容性，提供 DDR4 和 DDR5 版本。

4) 存储设备

存储用于存放操作系统、应用程序和文件。

存储类型

• HDD（硬盘驱动器） - 价格便宜，速度较慢（5400/7200 RPM）。
• 依赖旋转的磁性盘片来读/写数据。最适合大容量、经济实惠的存储，如备份或媒体库。
• SSD（固态驱动器） - 更快、更耐用（SATA/NVMe）。
• 使用没有移动部件的闪存，降低了故障率。非常适合更快的启动时间、软件加载和整体系统性能。
• 2 NVMe SSD - 超快（高达 7000MB/s）。
• 通过 PCIe 通道直接连接到主板，以获得最大速度。非常适合游戏、视频编辑和高性能计算任务。
• 外部 HDD/SSD - 通过 USB 实现便携式存储。
• 非常适合数据传输、备份和额外的移动存储空间。根据内部驱动器类型，有各种尺寸和速度可供选择。

5) GPU（图形处理单元）

GPU 负责渲染图像以供显示。它可以是集成式（内置于 CPU）或独立式（独立显卡）。

GPU 类型

• NVIDIA（RTX 3060、4070、4090，用于游戏/AI）
• 支持光线追踪、DLSS 和 CUDA，用于 AI/深度学习任务。
• 广泛用于游戏、内容创作和机器学习工作负载。
• AMD（RX 6700 XT、7900 XTX）
• 提供强大的性能，具有 FSR 和 RDNA 架构等功能。
• 非常适合高分辨率游戏和经济实惠的 GPU 替代方案。
• 集成显卡（Intel UHD、AMD Radeon Vega）
• 内置于 CPU 中，适用于浏览和媒体播放等基本任务。
• 功耗效率高且成本效益高，适用于入门级或办公用途。

计算机外部硬件组件（外围设备）

1) 输入设备

键盘 - 主要的文本输入设备，采用 QWERTY 布局，有机械式（用于触感反馈）和无线式（蓝牙/2.4GHz）等变体。现代键盘通常包含 RGB 照明、宏键和符合人体工程学的设计，以在长时间打字时提高舒适度。

鼠标 - 鼠标可以是无线或有线的。它是一种便携式指向设备，用于通过在屏幕上移动光标来与计算机屏幕上的对象进行交互。在显示屏幕上，光标的移动方向与用户鼠标的移动方向相同。“鼠标”一词指的是一种小巧、有线、椭圆形的小工具，外观有些像一只老鼠。

网络摄像头 - 用于视频会议、直播和录制。现代网络摄像头提供 1080p 或 4K 分辨率、自动对焦、HDR 和内置麦克风，并带有降噪功能，以获得更清晰的音频。

麦克风 - 麦克风是一种输入设备，它将声波转换成电脉冲，以便实现基于计算机的音频通信。它由 Emile Berliner 于1877 年开发。它用于将音频输入计算机或将声波转换为电波。它通过将声波转换为数字或模拟信号的电信号来捕获音频。这个过程可以由计算机以及其他数字音频设备实现。

扫描仪 - 将物理文档和照片数字化为数字文件。平板扫描仪可处理精致的原始文件，而馈纸式扫描仪可快速处理多页文档。现代扫描仪包含 OCR 软件，可将扫描文本转换为可编辑文档。

绘图板 - 允许使用压感触控笔进行数字绘画，由艺术家和设计师使用。Wacom 等高端平板电脑提供倾斜识别、可自定义快捷按钮和纸张般的纹理，以获得自然的绘画感觉。

游戏控制器 - 提供直观的游戏控制，包括传统游戏手柄、飞行摇杆和带有力反馈的赛车方向盘。现代控制器具有触觉振动、自适应触发器和低延迟的无线连接。

2) 输出设备

显示器 - 显示器是计算机的显示单元，可以在其上显示已处理的数据，如文本、图像等。它包括屏幕电路和封装这些电路的外壳。显示器也称为可视显示单元（VDU）。

打印机 - 制作数字文档的物理副本。喷墨打印机在照片打印方面表现出色，而激光打印机则提供快速、经济的文本打印。3D 打印机逐层创建物理对象。3D 打印机从数字模型逐层创建物理对象。

扬声器/耳机 - 从计算机输出音频。立体声扬声器提供基本声音，而环绕声音响系统可创建沉浸式体验。耳机从经济实惠的入耳式耳机到带有降噪功能的高端发烧友型号。

投影仪 - 将计算机显示放大到屏幕或墙壁上，用于演示或家庭影院。现代便携式投影仪提供高清或 4K 分辨率、Android TV 等智能功能以及无线屏幕镜像功能。

外部存储 - 扩展您的计算机存储容量。选项包括便携式 HDD（大容量）、SSD（速度更快）和 USB 闪存驱动器（紧凑）。Thunderbolt 3/4 驱动器提供高达 3,000MB/s 的极快传输速率。

3) 混合设备

触摸屏显示器 - 结合了显示和输入功能，允许通过触摸或触控笔直接交互。用于平板电脑、一体机 PC 和支持多点触控手势的销售点系统。

智能卡读卡器 - 读取和写入智能卡数据，用于银行、企业和政府应用中的安全身份验证。一些型号包含加密和生物识别验证功能。

硬件与软件

硬件描述了计算机的物理部件或其传输机制，这些机制保存并执行软件的编写指令。系统软件的无形组成部分使用户能够与硬件通信并发出命令以执行特定任务。计算机软件包括

• 操作系统及相关工具；
• 控制特定计算机操作的应用程序
• 通常处理用户提供的数据的程序

虚拟键盘不是物理键盘，因此在移动设备和笔记本电脑上也被视为软件。

软件必须能够与硬件正常配合才能正常运行，因为两者对于计算机生成可用输出都是必不可少的。此外，它们相互依赖。

如果任何系统存在恶意软件或恶意软件，例如蠕虫、间谍软件、病毒和特洛伊木马，它们可能会对系统的软件和操作系统产生重大影响。然而，恶意软件不会影响硬件。

另一方面，恶意软件还可以以其他方式影响系统。例如，它可以占用系统的大量内存，甚至自我复制以占用整个硬盘。这可能导致可靠的程序无法运行，并导致计算机运行缓慢。此外，用户可能无法访问存储在计算机硬件上的文件，因为存在恶意软件。

什么是硬件虚拟化？

硬件虚拟化是指通过软件而不是物理、有形硬件组件来实现计算资源的抽象，从而将物理计算资源与使用这些资源的用户软件分离开来。

换句话说，硬件虚拟化是通过使用软件而不是物理、有形硬件组件来实现计算的虚拟表示，以满足各种计算功能。硬件虚拟化由主机软件在一个特定的硬件平台上执行，有时也称为平台或服务器虚拟化。它需要一个虚拟机监控程序，即虚拟机管理器，它将内部硬件转换为虚拟形式。因此，操作系统和应用程序之间可以轻松共享一个物理机的硬件资源并更有效地使用它们。

在云计算中，基础设施即服务（IaaS）是一种通过高速互联网提供硬件资源的交付模型，通常与硬件虚拟化相关。服务器、存储和网络硬件等本地数据中心通常找到的所有硬件元素，以及启用虚拟化的软件，都由云服务提供商（CSP）托管，例如 Amazon Web Services 或 Microsoft Azure。

IaaS 和 CSP 与硬件即服务（HaaS）提供商不同，因为它们不托管软件，只托管硬件。典型的 IaaS 提供商还提供一系列与基础设施组件配套的服务，例如

• 计费
• 集群
• 日志访问
• 监控
• 安全
• 负载均衡

一些 CSP 还提供其他存储弹性服务，包括灾难恢复、自动备份和复制。

通过硬件虚拟化，企业可以根据需要修改计算资源，从而提高可扩展性。该技术通过在物理服务器之间快速迁移虚拟机，减少了灾难恢复期间的停机时间。由于虚拟化最大化了服务器利用率并消除了对物理服务器的需求，因此降低了硬件成本。通过阻止威胁传播，隔离提高了安全性。现代 IT 基础设施离不开硬件虚拟化，它使得云计算、DevOps 和混合环境成为可能。

什么是硬件即服务？

尽管个人或企业购买计算机硬件并偶尔更换或升级是很常见的。个人和企业还可以从服务提供商那里租用物理和虚拟硬件。硬件的维护，包括其所有物理部件和运行它们的软件，成为服务提供商的责任。它也被称为 HaaS 模型。

HaaS 的最大优势在于它降低了购买和维护硬件的成本，使企业能够从资本支出预算转向通常更便宜的运营支出预算。此外，大多数 HaaS 选项都基于按需付费模式，这使得企业更容易管理支出，同时仍然能够获得其运营和业务连续性所需的硬件。

HaaS 包括将属于托管服务提供商 (MSP) 的物理部件安装在客户的位置。双方的职责由 SLA（服务级别协议）定义。

为了使用 MSP 的硬件，客户可以按月付费，或者将其包含在 MSP 的设置、维护和监控硬件的费用计划中。无论哪种情况，如果硬件出现故障或过时，MSP 都负责修复或更换。

根据 SLA 的要求，硬件退役可能涉及物理销毁硬盘驱动器、删除机密数据以及验证旧设备是否已合法回收。

计算机硬件问题和诊断方法

如今，排除计算机硬件故障已变得更加方便、快捷和容易。如果您拥有正确的 IT 库存管理工具，您可以快速确定哪个设备存在问题。

自动化 IT 库存管理软件极大地提高了管理程序的有效性。通过这些资产管理工具，您可以关联、分析和跟踪更改，从而提供最佳服务。它们使您能够生成详细记录并定义维护时间表，从而更轻松地跟踪每个资产的性能并减少手动更新的需要。

该软件除了跟踪和识别硬件故障外，还能监控硬件保修和到期日期。这些功能可帮助您根据公司要求管理服务级别协议、组织即将进行的购买和采购计划。如果发现配置更改和性能问题，资产会自动更新库存。例如，硬件库存管理软件可以执行以下操作：

• 自动 IT 库存和资产发现 - 使用实时自动发现所有连接的资产，即时收集全面的硬件和软件库存数据。
• 主动硬件警报 - 接收关键 CPU、主板和硬件故障的即时警告，以及可用操作系统、固件和软件更新的通知。
• 服务器操作系统升级跟踪 - 监控和记录所有服务器操作系统升级，以确保合规性和性能优化。
• 通过管理硬件维护计划、保修信息和生命周期，确保平稳运行。
• 配置更改监控 - 通过高级跟踪检测、审计和管理 IT 基础架构更改，以维护安全性和合规性。

什么是硬件升级？

硬件升级是指新的硬件，或旧硬件的更换，或为提高现有硬件性能而开发的附加硬件。硬件升级的一个常见例子是 RAM 升级，它增加了计算机的总内存；以及显卡升级，其中旧显卡被移除并替换为新显卡。

关于计算机硬件的常见问题解答

1. 什么是计算机硬件？

计算机的所有有形和物理部件都称为硬件，缩写为 HW。这意味着硬件可以指任何可以看见或触摸到的组件。硬件是构建计算机和运行软件所必需的。这些信息显示在屏幕上，屏幕就是硬件。

2. 硬件有五种类型？

以下是五种不同类型硬件的列表。

• 键盘
• 主板
• 鼠标
• CPU（中央处理器）
• Monitor

3. 计算机硬件如何依赖于软件？

将计算机的硬件视为人体，其中包含许多可见可触的身体部位。但是，如果没有灵魂在体内，身体就无法移动或发挥作用。它将被视为已死亡，或将被视为已死亡。

与此类似，计算机硬件提供了一个结构；它包括输入和输出设备，如键盘、鼠标、显示器等。但是软件对系统来说也非常必要，因为它没有必要的软件来执行其预期的任务就不会工作。因此，它们都相互依赖。

4. 为什么我们需要学习计算机硬件？

计算机硬件主题早在 5 年级和 7 年级就开始学习。随着学生进入更高的年级，他们开始更深入地学习该主题的信息。学习这些材料的主要目的是教学生构建、维护和修复计算机系统的基础知识。他们应该能够区分硬件和软件。

5. RAM 是计算机硬件系统的一部分吗？

当您研究计算机硬件的内部部件时，您会学到 RAM 或随机存取存储器，它是一个安装在计算机主板上的内存插槽。这些内存插槽是外部的；为了存储更多数据，我们甚至可以放置两个内存插槽。因此，RAM 现在是计算机硬件的物理组成部分。

6. RAM 和 ROM 有何不同？

在计算机系统中，内存插槽同时存在 RAM 和 ROM。随机存取存储器 (RAM) 是一种易失性内存，用于临时存储数据。另一方面，ROM 是非易失性内存存储，是一种永久性存储，代表只读存储器。

请在 Tpointtech 网站上阅读完整文章，了解主题专家对 RAM 和 ROM 的详细解释。

7. GPU 在计算机中做什么？

GPU，或图形处理单元，是一种硬件，可加速图像、视频和动画的渲染。与负责管理和处理计算机数据的 CPU 不同，GPU 专注于并行处理（即一次处理多个任务），使其成为游戏、视频编辑、3D 建模和 AI 相关工作的关键组件。

8. 如何检查我是否需要升级我的计算机硬件？

您的计算机需要硬件升级的迹象包括：

• 无法运行更新的软件/游戏
• 日常任务的存储或内存不足
• 升级 RAM、SSD 或 GPU 等部件可以极大地提高性能。

9. HDD 与 SSD 有何不同？

HDD（硬盘驱动器）：这种存储类型将数据存储在旋转的磁盘上。对于大容量存储来说，它比 SSD 慢但更便宜。

SSD（固态驱动器）：这是闪存（无移动部件）；它速度更快、更耐用，并且通常每 GB 更贵。

对于引导驱动器，您希望更快的启动和系统响应；因此，请选择 SSD。

10. 我可以在我的 PC 上使用不同品牌的 RAM 吗？

可以，但通常不建议这样做。然而，混合不同品牌、速度或总容量的 RAM 可能会由于时序不匹配而导致不稳定、崩溃或性能不佳。为了获得最佳性能，请使用相同的 RAM 条（品牌、容量和速度）。

11. 什么是 BIOS？它为什么重要？

BIOS（基本输入/输出系统）是存储在主板上的固件，它提供低级硬件接口，在启动时初始化硬件并允许操作系统加载。它对以下方面至关重要：

• 硬件配置
• 系统启动
• 安全设置（如密码、TPM）

英特尔的 EFI 规范随后被一个名为 UEFI（统一可扩展固件接口）的组织接管并开发；作为现代系统，UEFI 提供了比传统 BIOS 更快的启动时间和更多的功能。