电脑的5个组成部分 | 基本和主要组件

计算机是我们日常生活中必不可少的设备，无论是在家庭、办公室还是工厂。计算机是一种电子设备，能够执行任务、存储数据和处理信息。 “计算机”一词来源于拉丁语“computare”，意为“计算”。它接收原始数据作为输入，对其进行处理，然后提供输出。

计算机的主要组成部分如下：

1. 中央处理单元 (CPU)，
2. 内存，
3. 存储设备，
4. 主板，
5. 电源单元 (PSU)。

它们都在计算机的运行中发挥着重要作用。它们参与数据处理、信息存储和指令执行等操作。

1) 中央处理单元 (CPU)

中央处理单元 (CPU) 是计算机的一个基本组成部分，也被称为计算机的“大脑”。它接收来自活动软件和硬件的指令，然后相应地产生输出。其主要功能是进行运算、处理数据，并根据指令生成结果。

CPU 负责接收应用程序的指令，并处理其他数据，从而有助于确定系统的性能。它监控计算机的各种外围设备，并确保任务正确有序地运行。指令处理速度的计算是笔记本电脑的一个重要因素，因为 CPU 是计算机的核心。

CPU 类型

• 单核：一种硬件，可以并行执行单个操作，是最早一代的芯片。如今它们已不太常用，但在早期计算机系统中很常见。
• 多核 CPU：这些 CPU 拥有两个或更多核心，可以同时读取和执行程序指令，以提高多任务处理能力。
• 笔记本电脑处理器：这些处理器允许在笔记本电脑和移动通信设备中使用，通常是为了在功耗和热响应方面实现灵活性而设计的。
• 服务器 CPU：服务器 CPU 设计用于在大型计算环境中执行高要求任务，采用多核和多线程技术，为企业和数据中心的庞大计算应用提供额外的计算能力。

CPU 的特点

• 核心：它是中央处理单元的基本操作单元。多核处理器可以同时执行多个操作，因此适合许多进程同时运行的场景。特别是对于为并行处理而设计的软件，性能会更好。
• 缓存：这是 CPU 内部的一个小型快速存储器，用于存储芯片频繁使用的元素。这减少了从 RAM（主内存）访问数据的时间，并提高了处理速度。通常有三种缓存内存：一级、二级和三级缓存，其中一级缓存速度最快但容量最小。
• 热设计功耗 (TDP)：TDP 代表热设计功耗，表示 CPU 在实际负载下预期的最大散热量。因此，它在设计冷却系统以使 CPU 在特定可接受的温度范围内运行方面起着至关重要的作用。较低的 TDP 值最有利于节能，而较高的 TDP 则表示高性能 CPU。
• 指令集架构 (ISA)：它决定了一套 CPU 可以执行的指令。例如，x86 架构用于大多数家用和商用计算机，而 ARM 架构用于许多蓝牙和蜂窝设备。ISA 的选择会影响市场上软件的兼容性和性能。
• 超线程和同时多线程：这些是利用高性能计算系统 (HPCS) 在单个核心上执行多个线程的方式，从而实现高效率和多任务应用程序的性能。英特尔使用超线程技术，而 AMD 和其他制造商使用 SMT。

2) 内存 (RAM)

RAM（随机存取存储器）是计算机系统的一个组成部分，为系统提供相对短期的存储区域。它在短时间内存储处理器需要的数据和指令，以便高效协调地运行程序。

另一方面，RAM 是临时内存，在计算机关闭时不会保留其内容。因此，RAM 提供了对存储介质的实时读写能力，微处理器将实时处理正在运行的进程和应用程序，这通常会提高系统的响应时间和效率。

RAM 类型

• 动态随机存取存储器 (DRAM)：这种 RAM 技术如今在计算机中被广泛使用，它将每个数据位存储在集成电路中的电容器中。这增加了偶尔更新以确保准确性的需要，略微影响软件的速度。
• 静态随机存取存储器 (SRAM)：它类似于 DRAM，但更快、更昂贵，因为它使用双稳态开关电路来存储位。它不需要刷新，因此速度更快，但由于成本高，更适合用作缓存内存。
• 同步动态随机存取存储器 (SDRAM)：一种 DRAM，它与系统时钟周期同步，以提高数据传输速率。它是 DDR 等更高级版本的前身。
• 双倍数据速率 (DDR) SDRAM：一种 SDRAM，可以在时钟信号的上升沿和下降沿传输数据，从而提高数据传输速率。当前类型有 DDR2、DDR3、DDR4，以及最新的 DDR5，每个系列在大小和功能上都有一定的改进。
• GDDR（图形 DDR）：GDDR 是一种专为显卡设计的 RAM，由于其更高的带宽，广泛用于图形和游戏应用。

RAM 如何影响计算机性能

• 多任务处理：更多的 RAM 使计算机能够同时运行多个程序，而不会相互拖慢速度。当 RAM 已满时，系统别无选择，只能使用速度较慢的存储作为虚拟内存。
• ODD 是从 RAM 读取数据所需的时间，而 Endpoint 是从 RAM 读取或写入数据的时间，以兆赫兹 (MHz) 为单位。更高的速度意味着更深层的数据访问，因此系统效率会提高。与其他设备相关的因素包括延迟（数据传输开始之前所需的时间），较低的延迟是可取的。
• 图形和游戏：对于图形和游戏而言，RAM 是实现最佳每秒帧数并确保图形流畅性的最重要方面。高资源使用会减少可用 RAM 的量，并导致性能下降（例如卡顿或加载时间）。
• 大容量存储：视频录制、3D 图形处理和大数据管理等应用程序需要大量 RAM 来管理大数据块。这些应用程序可以通过增加 RAM 来更快地处理数据，从而使工作更加轻松。
• 面向未来：未来，应用程序和软件需求将会增加，因此，拥有足够的 RAM 可以使计算机能够运行未来的新应用程序，而无需购买新计算机。购买额外的 RAM 可以延长笔记本电脑的寿命，因为它仍然能够在其环境中运行新开发的软件。

3) 存储设备

存储设备是一种硬件组件，可以永久或临时存储信息。它也被称为存储介质、数字存储、存储或存储设备。它可以用于在计算机系统、服务器或其他类似的计算设备上存储数据，可以是内部的也可以是外部的。

存储设备是任何计算机设备的基本组成部分之一，其尺寸和形状多种多样，取决于需求和特性。它存储计算机中的几乎所有数据应用程序，除了硬件固件。存储设备有各种外形尺寸；例如，计算机设备包含硬盘、RAM 和缓存等存储介质。

存储设备类型

• 硬盘驱动器 (HDD)：计算机中一种传统的存储设备，使用旋转的磁性磁盘来读取和写入信息。购买大容量存储介质更便宜，特别是当我们寻找特定容量的存储空间时，例如以千兆字节为单位。
• 固态驱动器 (SSD)：使用闪存技术在计算机中存储信息的现代设备。它们没有移动部件，这意味着可以更快地访问数据，功耗更低，而且不像 HDD 那样容易磨损。
• 混合驱动器 (SSHD)：高度集成的 HDD 和 SSD 技术提供了介于两者之间的解决方案，兼具高速度和不错的存储容量。它们提供少量 SSD 存储作为缓存，以优化对速度慢得多的 HDD 存储的使用。
• 外部存储设备：另一类驱动器，可以通过 USB 或任何其他接口连接，无论是硬盘驱动器还是固态驱动器，用于存储和备份目的。
• 网络附加存储 (NAS)：这些是直接安装在网络中的存储系统，以便网络中的每个人都可以访问数据。NAS 最常用于家庭或企业，以提供存储和备份服务。

4) 主板

主板是计算机中的一块主要电路板，它作为中央电路板连接所有其他硬件组件。它们充当 CPU、RAM、存储单元和其他外围设备之间的通信介质，使它们能够和谐运行。

就电路板上的位置而言，它负责建立所有必需的物理和电气连接，以便 CPU、内存和存储以及其他 I/O 设备可以进行通信。它还包含固件，通常是 BIOS 或其现代后继者 UEFI，它在开机过程中初始化设备，并为操作系统和软件提供操作服务。

主板组件

• CPU 插槽：这是放置 CPU 的区域。它在 CPU 需要与电路其他部分交互时，提供 CPU 的电气信号和物理结构的连接。
• 芯片组：这是一组电路，负责控制处理器、其他相关设备和 RAM 之间的数据传输。它通常包括北桥和南桥，但当今的设计可能将两者合并在一个芯片上。
• RAM 插槽：这些是用于安装本地称为 RAM 的内存模块以及用于 RAM 和 CPU 之间数据传输的连接端口的插槽。
• 扩展插槽：包括 PCI Express 或 PCIe 等外设接口，可以添加 VGA 或图形卡、声卡和网卡等扩展卡，从而增加系统的功能。
• SATA（串行 ATA）：是一种电压总线，用于将硬盘驱动器、光盘驱动器和光盘等计算机存储设备连接到主板，而 M.2 是一种存储扩展卡，用于将固态驱动器连接到主板。
• 电源连接器：PSU 向主板和其他附加设备提供电源的关键连接。
• 连接接口：用于与外部设备通信的输入/输出接口，如 USB、HDMI、以太网等。

5) 电源单元 (PSU)

电源单元 (PSU) 确实是计算机系统中的一个重要工具，因为它从电源插座获取交流电，并将其转换为直流电，这是几乎所有计算机组件所必需的。它为电路板、中央处理单元、随机存取存储器、存储单元和其他配件提供稳定的电流需求。

PSU 还负责始终确保稳定的电压水平，以免损坏系统中的组件。这对于维持系统所有相关组件所需的电源至关重要，以便系统能够按预期运行，而不会对附近的人员造成任何危险。

电源类型

• 固定线缆 PSU：这些 PSU 的所有线缆都永久连接，这使得线缆保持固定，可能会导致机箱内拥挤，阻碍空气流通。同时，ATX 标准机箱更经济实惠，可用于经济型 PC 组装，尽管它们的线缆管理系统可能不太好。
• 混合 PSU：在这些类型的电源中，一些线缆是固定的；主板和 CPU 线缆等典型线缆是固定的，而其他线缆通常是可拆卸的。它成本较低，并且可以有效地保持线缆整洁。
• 全模组化 PSU：PSU 的所有线缆都可以轻松插入，以提高线缆管理的灵活性。这种类型最适合注重外观和空间的桌面组装，因为它只为所需的线缆提供接口。
• SFX 和 TFX PSU：这两种都是小型电源单元，用于紧凑型计算机和计算机机箱。它们类似于 ATX PSU，但外形尺寸更小，适合 mini-ITX 组装。

如何选择合适的 PSU？

• 所有设备功率瓦数的总和表示您的系统消耗的功率。这种 PSU 的选择必须比给定系统的功率需求高出至少 20-30%，因为电源需要稳定才能进行未来的升级。
• 当今的当前技术具有 80 Plus 认证，这意味着更高的效率和更少的能源浪费。更高的效率等级（例如 80 Plus Bronze、Silver、Gold、Platinum、Titanium）意味着更少的发热量和更低的电费账单。
• PSU 应包含几个重要的主板连接器：24 针 ATX 用于主板，8 针 CPU 电源用于 CPU，PCIe 用于显卡等。检查与您的机箱尺寸和外形尺寸的兼容性。
• 人们首先需要考虑的是 PSU 的构建质量和可靠性，应从信誉良好的制造商那里采购。其他需要注意的事项是过压、欠压、过流和短路，以确保我们的电路受到保护。
• 检查 PSU 的冷却解决方案和 PSU 产生的噪音。一些电源包括混合或无风扇模式，具体取决于负载，这对于在安静的 PC 系统中实现静音运行非常理想。
• 如果您考虑将来扩展系统，建议投资购买一个功率更高的 PSU 和额外的连接器，以适应额外的硬件组件。从长远来看，采用这种方法更有效，因为它将节省时间和金钱。

结论

计算机的五个关键组成部分包括 CPU、RAM、存储设备、主板和电源单元。它们中的每一个对于计算机执行信息处理、数据存储、提供稳定电流等基本任务都至关重要。认识到这一点，是在技术方面保持领先并利用计算机能力时的必要起点。

常见问题解答 (FAQ)

1) GPU 和 CPU 在计算机中的作用是什么？

图形处理单元 (GPU) 负责在计算机上创建和渲染图形及几何图形。因此，它充当计算机的控制中心，并控制系统内存、存储以及其他输入/输出设备之间的数据流。

CPU 负责通过获取、解码和执行应用程序软件程序的指令来完成特定的计算处理任务。

2) 主板在计算机系统中为什么重要？

主板是计算机的主印刷电路板，系统中的所有组件都连接在上面，用于通信或供电。它容纳 CPU、RAM、存储连接器和扩展插槽，以检查兼容性和互连性。

3) 多核 CPU 的意义是什么？

多核 CPU 在单个芯片内有两个或更多处理器核心，可以同时运行程序代码。这增强了多任务处理和运行程序（如视频编辑、游戏、数据分析等）的性能。多处理器系统提高了系统性能，并允许用户打开更多特定应用程序的实例而不会降低性能。

4) RAM 如何影响计算机性能？

RAM 是一种数据存储，CPU 使用它来快速访问频繁需要用于同时执行多个任务的数据。额外的 RAM 允许计算机用户一次打开许多应用程序，而不会影响速度。