2.2 进入多核电脑的内部

大多数存储以及所有数据和指令处理都是在电脑主机箱内部完成的，电脑主机箱可以说是整个电脑的中心，因此在认识电脑时，有必要了解电脑的内部构造。

当你观察电脑内部时，第一眼所看到的设备就是电路板。电路板就是上面有集成电路芯片以及连接这些芯片的电路的一块板，这块板称为主板，在主板上安装有内存、CPU、CPU风扇、显示卡等。机箱内其他主要部件从外表看就像一个个小盒子，包括ATX电源、硬盘、光驱等，如图2-18所示为电脑主机箱内部结构。

另外，机箱内还有各种电缆，这些电缆主要有两种类型。一种是用于设备间互联的数据线，另一种是用于供电的电源线。一般情况下，数据线是红色窄扁平电缆或宽扁平电缆（也称为排线），电源线是细圆的。如图2-19所示为机箱内部的数据线和电源线。

2.2.1 硬件的平台——主板

机箱中最大、最重要的电路板就是主板，主板是连接电脑各个硬件设备的平台，电脑的各个设备都与主板直接或间接相连。因为所有的设备都必须与主板上的CPU通信，所以这些设备或者直接安装在主板上，或者与连接到主板的端口上的电缆直接联系，或者通过扩展卡间接连接到主板上。如图2-20所示为主板主要部件及安装硬件的各种接口。

从图中可以看到，主板露在外面的一些端口一般包括4～8个USB接口（USB2.0接口、USB3.0接口等）、一个PS/2键鼠接口、1～2个网络接口、一个HDMI接口、一个USB Type C接口（连接手机）、多个音频接口（连接音箱、麦克风等设备）。有的主板还有DP接口、DVI接口等。

1．主板中的重要芯片

主板中的芯片主要有芯片组、I/O芯片、BIOS芯片、电源供电芯片、网络芯片等。

（1）为硬件提供服务的BIOS芯片

BIOS（Basic Input Output System）是基本输入/输出系统，是为电脑中的硬件提供服务的。BIOS属于只读存储器，它包含了系统启动程序、系统启动时必需的硬件设备的驱动程序、基本的硬件接口设备驱动程序。目前主板中的BIOS芯片主要由Award和AMI两家公司提供。

目前BIOS芯片的封装形式主要采用PLCC（塑料有引线芯片）封装形式，采用这种形式封装的芯片非常小巧，外观大致呈正方形。这种小型的封装形式可以减少占用的主板空间，从而提高主板的集成度，缩小主板的尺寸，如图2-21所示。

（2）提供输入输出控制和管理的I/O芯片

I/O芯片是主板输入输出管理芯片，它在主板中起着举足轻重的作用，负责管理和监控整个系统的输入输出设备。在主板的实际工作中，I/O芯片有时对某个设备仅提供最基本的控制信号，然后再用这些信号去控制相应的外设芯片，如鼠标键盘接口（PS/2接口）、串口（COM口）、并口、USB接口、软驱接口等都统一由I/O芯片控制。部分I/O芯片还能提供系统温度检测功能，我们在BIOS中看到的系统温度的来源就是由它提供的。

I/O芯片个头比较大，能够被清楚地辨别出来，如图2-22所示。它一般位于主板的边缘地带。

I/O芯片的工作电压一般为5V或3.3V。I/O芯片直接受南桥芯片控制，如果I/O芯片出现问题，轻则会使某个I/O设备无法正常工作；重则会造成整个系统瘫痪。假如主板找不到键盘或串并口失灵，原因很可能是为它们提供服务的I/O芯片出现了不同程度的损坏。平时所说的热插拔操作就是针对保护I/O芯片提出的。因为进行热插拔操作时会产生瞬间强电流，很可能会烧坏I/O芯片。

（3）主板的心脏——时钟芯片

如果把电脑系统比喻成人体，CPU当之无愧就是人的大脑，而时钟芯片就是人的心脏。通过时钟芯片给主板上的芯片提供时钟信号，那些芯片才能够正常工作，如果缺少时钟信号，主板将陷入瘫痪状态。

时钟芯片需要与14.318MHz晶振连接在一起，为主板上的其他部件提供时钟信号，时钟芯片位于显卡插槽附近。放在这里也是有讲究的，因为时钟芯片到CPU、北桥、内存等的时钟信号线要等长，所以这个位置比较合适。时钟芯片的作用也非常重要，它能够为整个电脑系统提供不同的频率，使每个芯片都能够正常工作。没有这个频率，很多芯片可能都要罢工。时钟芯片损坏后主板一般就无法工作了。

现在很多主板都具有线性超频的功能，其实这个功能就是由时钟芯片提供的。图2-23所示为时钟芯片。

（4）管理主板供电的电源控制芯片

电源管理芯片的功能是根据电路中的反馈信息，在内部进行调整后，输出各路供电或控制电压，主要负责识别CPU供电幅值，为CPU、内存、芯片组等供电。图2-24所示为电源管理芯片。

电源管理芯片的供电一般为12V或5V，电源管理芯片损坏将造成主板不工作。

（5）管理声音和网络的声卡和网卡芯片

声卡芯片（也可称为音效芯片）是主板集成声卡时的一个声音处理芯片。它是一个方方正正的芯片，四周都有引脚，一般位于第一根PCI插槽附近，靠近主板边缘的位置，在它的周围，整整齐齐地排列着电阻和电容，所以比较容易辨认出来，如图2-25所示。

目前提供声卡芯片的公司主要有Realtek、VIA和CMI等，不同公司的声卡会有不同的驱动。集成声卡除了有2声道、4声道外，还有6声道和8声道，不过要在系统中进行设置才能够正常使用。

网卡芯片是主板集成网络功能时用来处理网络数据的芯片，一般位于音频接口或USB接口附近，如图2-26所示。

2．主板中的插槽

主板中的插槽主要包括CPU插座、内存插槽、扩展槽等。

（1）连接多核CPU的CPU插座

CPU插座是主板上最重要的插座，一般位于主板的右侧，它的上面布满了许多“针孔”或“触角”，而且边上还有一个固定CPU的拉杆。CPU插座的接口方式一般与CPU对应，目前主流的CPU插座主要有Intel公司的LGA2066、LGA2011-v3、LGA1151插座以及AMD公司的Socket TR4、Socket AM4插座等，如图2-27所示。

（2）连接DDR4内存的插槽

内存插槽是用来安装内存条的，它是主板上必不可少的插槽，一般主板中都有2～6个内存插槽，方便升级时使用。目前市场上的主流内存是DDR4。DDR4内存有288个针脚，工作电压为1.2V。而主板内存插槽主要有双通道、三通道、四通道内存插槽，图2-28所示为双通道的DDR4内存插槽。

（3）连接显卡的总线扩展槽

总线扩展槽是用于扩展电脑功能的插槽，一般主板上都有1～8个扩展槽。扩展槽是总线的延伸，在它上面可以插入任意的标准选件，如显卡、声卡、网卡等。

主板中的总线扩展槽主要有ISA、PCI、AGP、PCI Express（PCI-E）、AMR、CNR、ACR等。其中，ISA总线扩展槽和AGP总线扩展槽已经被淘汰，AMR、CNR、ACR等总线扩展槽用得也比较少，而PCI-E总线扩展槽和PCI总线扩展槽是目前的主流扩展槽。

PCI（Peripheral Component Interconnection）是外设互连总线，它是Intel公司开发的一套局部总线系统，它支持32位或64位的总线宽度，频率通常是33MHz。PCI 2.0总线的速度是66MHz，带宽可以达到266MB/s。PCI扩展槽一般为白色。

PCI-E（PCI Express）是最新的总线和接口标准，是由Intel公司提出的，目前主要应用在显卡的接口上。PCI-E接口采用了目前业内流行的点对点串行连接，使每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率。PCI-E的传输速度可以达到2.5GB/s, PCI-E的规格主要有PCI-E 1.0、PCI-E 2.0、PCI-E 3.0等，如图2-29所示。

3．连接重要部件的接口

（1）连接大容量存储设备的SATA接口

SATA（Serial ATA）接口即串行ATA，它是目前硬盘采用的一种新型的接口类型。SATA接口主要采用连续串行的方式传输数据，这样在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用4个针脚就完成了所有的工作。其中，SATA 1.0定义的数据传输速率可达150MB/s, SATA 2.0的数据传输速率可达300MB/s, SATA 3.0的数据传输速率可达625MB/s，图2-30所示为SATA数据线及接口。

（2）适用性最广泛的USB接口

USB（Universal Serial Bus）接口即通用串行总线接口，它是一种性能非常好的接口。它可以连接127个USB设备，传输速率可达12 Mbps, USB 2.0标准可以达到480 Mbps, USB 3.0标准可以达到5.0Gbps , USB3.1标准可以达到10 Gbps。USB接口不需要单独的供电系统，而且还支持热插拔，不需要麻烦地开关机，设备的人工切换因此变得省时省力。目前被普遍应用于各种设备，如硬盘、调制解调器、打印机、扫描仪、数码相机等，主板中一般有4～8个USB接口，如图2-31所示。

（3）为主板提供供电的电源接口

目前，主板电源接口插座主要采用ATX电源接口，ATX电源接口一般为24针电源插座、8针电源插座、4针电源插座等，主要为主板提供±5V、±12V、3.3V电压等，如图2-32所示。ATX电源都支持软件关机功能。

目前，双核CPU主板上的电源插座一般为24针电源插座和8针电源插座，以提供更大的功率。

（4）鼠标和键盘接口

鼠标和键盘接口绝大多数采用PS/2接口，鼠标和键盘的PS/2接口不但物理外观完全相同（主板中通常用两种不同的颜色来将其区别开：鼠标接口为绿色，键盘接口为蓝色），而且键盘、鼠标接口的工作原理也是完全相同的，但二者不能混用。

2.2.2 电脑的核心——CPU

CPU（Central Processing Unit）简称为微处理器或处理器。不要因为这些简称而忽视它的作用，CPU是电脑的核心，它负责处理、运算电脑内部的所有数据，其重要性好比大脑对于人一样。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据，由运算器完成指令所规定的运算及操作。

CPU的性能决定着电脑的性能，通常用户都以它为标准来判断电脑的档次，目前主流的CPU为四核/六核/八核/十六核。

CPU散热风扇主要由散热片和风扇组成，它的作用是通过散热片和风扇及时将CPU发出的热量散去，保证CPU在正常的温度范围内（温度高于100℃，会影响CPU正常运行）工作。由此可见，散热风扇是否正常运转将直接决定CPU是否能正常工作。如图2-33所示为CPU及CPU散热风扇。

1．确定CPU的主频

CPU的主频就是CPU内核工作的时钟频率，一般以GHz（吉赫兹）为单位。通常来讲，主频越高的CPU，性能越强，但是由于CPU的内部结构不同，所以不能单纯以主频来判断CPU的性能。

那么如何查看CPU的主频信息呢？有一个简单的方法，CPU在封装时都会在外壳上标注一些信息，比如CPU的主频、型号、制造日期、制造国家等字符。所以直接看CPU封装外壳上面的文字就可以找到CPU的主频信息了。如图2-34所示，Core i2-8700处理器的主频为3.20GHz。

另外，在电脑进入系统之后可以通过电脑属性直接查看CPU的性能，我们以Windows 10系统为例，启动电脑进入系统之后单击“计算机”，然后在计算机图标上面单击鼠标右键，在弹出的菜单中单击“属性”，那么在弹出的窗口中可以看见CPU的主频等信息，如图2-35所示。从图中可以看到该CPU的型号为i7-4770M，主频为3.4GHz。在图中左侧的“设备管理器”中也可以查看CPU的主频。

2．提高CPU性能的缓存

缓存是决定CPU性能的主要参数之一，它是存在于内存与CPU之间的存储器，容量比较小但速度比内存高得多，接近于CPU的速度，是用于减少CPU访问内存所需的平均时间的部件。在结构上，一个直接匹配缓存由若干缓存段构成。每个缓存段存储具有连续内存地址的若干个存储单元。

高速缓存的工作原理是：如果CPU要读取一个数据，首先从高速缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入高速缓存中，使得以后对整块数据的读取都从高速缓存中进行，不必再调用内存，如图2-36所示。

为了更好地了解缓存，我们可以将CPU理解为市中心工厂，内存为远郊仓库，而缓存就在CPU与内存之间。图2-37所示为CPU、缓存、内存位置关系。距离CPU工厂最近的仓库是一级缓存，其次为二级缓存、三级缓存。工厂所需的物资可以直接从缓存仓库中提取，而不必到很远的郊区内提取。

正是这样的读取机制使CPU读取高速缓存的命中率非常高，通常CPU下一次要读取的数据90%都在高速缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无须等待。

正因为高速缓存的命中率非常高，所以缓存对CPU性能的影响会很大，CPU中的缓存容量越大，整体性能越好。

（1）用软件检测CPU缓存相关信息

目前，CPU中一般包含三级缓存，分别是L1（一级缓存）、L2（二级缓存）和L3（三级缓存）。CPU的缓存信息都能够通过软件进行检测，如图2-38所示为Intel Core i7860处理器的缓存信息，一级缓存为128KB，二级缓存为512KB、三级缓存为8MB。

（2）CPU的L1（一级缓存）

L1 (一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，目前主流的双核CPU的一级缓存通常为128KB。

（3）CPU的L2（二级缓存）

L2 (二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部二级缓存的运行速度与CPU的主频相同，而外部二级缓存的运行速度则只有主频的一半。目前主流的双核CPU的二级缓存通常为1MB，服务器的二级缓存有的高达8MB～19MB。如图2-39所示为CPU的二级缓存位置。

（4）CPU的L3（三级缓存）

L3(三级缓存)分为两种，早期的三级缓存是外置的（即在CPU的外面），而目前三级缓存都采用内置的（即和CPU封装在一起）。三级缓存和一级缓存、二级缓存相比，距离CPU核心较远，速度较慢，但三级缓存的容量要比前两级缓存大很多。目前主流的双核CPU的三级缓存通常为2～12MB，甚至更多。如图2-40所示为CPU缓存的位置关系图。

但是要注意，CPU缓存并不是越大越好。因为缓存采用的是速度快、价格昂贵的静态RAM（SRAM），由于每个SRAM内存单元都是由4～6个晶体管构成的，增加缓存会带来CPU集成晶体管个数增加，发热量也随之增大，会给设计制造带来很大的难度。所以就算缓存容量做得很大，但设计不合理也会造成缓存的延时，CPU的性能也未必得到提高。

3．从外观区分CPU

众多的CPU芯片有很多的相同之处，但是也有很多的不同之处，我们可以通过软件对CPU进行参数的检测，以此来区分不同CPU。

另外，我们还可以通过CPU的外观来区分CPU，因为不同CPU的接口类型不同，而且插孔数、体积、整体形状都有变化，所以部分不同CPU不能互相接插。当然也可以通过CPU芯片中间电容的不同排布形式来进行区分。

CPU的接口就是CPU与主板连接的通道，CPU的接口类型有多种形式，有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。目前主流CPU的接口分为两类：触点式和针脚式。其中，Intel公司的CPU采用触点式接口，如图2-41所示分别为LGA1150、LGA1151、LGA2011、LGA2011-v3、LGA2066 CPU接口类型；而AMD公司的CPU主要采用针脚式，如Socket TR4、SocketAM4、SocketAM3、SocketAM3+等，这些接口都与主板上的CPU插座类型相对应，如图2-42所示为AMD公司CPU接口。

2.2.3 数据的“月台”——内存

内存是电脑存储器的一个很重要的部分，内存是用来存储程序和数据的部件，对于电脑来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外部存储器上，但需要使用这些软件时，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能。我们平时输入一段文字、玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。这就好比在图书馆中，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，而阅览用的桌子就相当于内存，它是CPU要处理数据和命令的展开地点。内存的种类较多，目前主流的内存为DDR2内存，如图2-43和2-44所示为电脑内存及安装内存的卡槽。

1.DDR4内存物理结构

我们已经知道电脑的内存比较重要，下面来了解一下电脑内存的结构。

电脑的内存通常由PCB、金手指、内存芯片、电容、电阻、内存固定卡缺口、内存脚缺口、SPD等几部分组成，如图2-45所示。

（1）PCB

流行内存的PCB多为绿色，一般采用多层设计。理论上分层越多内存的性能越稳定。PCB制造严密，肉眼较难分辨PCB的层数，只能借助一些印在PCB上的符号或标识来断定。

（2）金手指

内存金手指就是内存模组下方的一排金黄色引脚，其作用是与主板内存插槽中的触点相接触，以此来实现电路连通，数据就是通过金手指来传输的。金手指由铜质导线制成，长时间的使用会出现氧化，而影响内存的正常工作。最好每隔半年左右用橡皮清理一下金手指上的氧化物。金手指如图2-46所示。

（3）内存芯片

内存芯片又被称为内存的灵魂，内存的性能、速度、容量都是由内存芯片决定的。内存芯片的功能决定了内存的功能。内存芯片就是内存条上一个个肉眼可见的集成电路块，又被称作内存颗粒，是构成内存的主要部分，如图2-47所示。

（4）电阻、电容

PCB上必不可少的电子元件就是电阻和电容，作用是提高电气性能。为了减小内存的体积，无论是电阻还是电容都采用贴片式，这些电阻或电容的性能丝毫不比非贴片式的电阻或电容功能逊色，为提高内存的稳定性起了很大作用。如图2-48所示。

（5）内存固定卡缺口

内存插到主板上后，主板上的内存插槽会靠两个夹子牢固地扣住内存，这个缺口用于固定内存。

（6）内存防呆缺口

内存脚上的缺口主要是用来防止内存插反，其次是用来区分不同内存的。之前的SDRAM内存有两个缺口，如图2-49所示，而DDR内存则只有一个缺口，不能混插。如图2-50所示为DDR4内存的防呆缺口。

（7）SPD芯片

SPD是一个EEPROM可擦写存储器的八脚小芯片，容量仅有256字节，只可以写入一点信息，主要包括内存的标准工作状态、速度、响应时间等，用以协调电脑系统更好地工作。如图2-51所示。

2．内存的金手指

如图2-52所示，内存条上的众多金黄色的排列整齐的一排导电触片就是我们常说的内存金手指（Connecting Finger）。这种导电的触片排列如手指状，而且早期内存金手指表面多为镀金，所以显示为金黄色，美其名曰金手指。其实，它就是内存的导电金属端子。它排列为手指状，其中一个原因是适应主板内存插槽，如图2-53所示为主板内存插槽。而导电触片表面镀金主要是因为金的抗氧化性极强，而且数据的传导性也很强，内存处理单元的所有数据流、电子流正是通过金手指与内存插槽的接触跟PC系统进行交换，金手指是内存的输出输入端口，因此其制作工艺对于内存连接相当重要。但是，如今主板、内存、显卡的金手指表面几乎都采用镀锡，只有部分高性能服务器/工作站的配件接触点才会继续采用镀金的做法，这主要是因为金的价格比较昂贵，而这也是那些高性能服务器/工作站的配件价格高的原因之一。这种材料的更换大概是在20世纪90年代开始普及的。

通常所说的内存针数，指的正是内存条金手指的个数。DDR4台式机内存金手指是288个，金手指的个数是固定的。另外，笔记本内存和台式机内存金手指的总个数是不同的，笔记本内存金手指总数是260。如图2-54所示，一般内存条都会在左下角和右下角标出金手指的个数信息。

3．怎样组成双通道

如图2-55所示为主板的双通道内存插槽。

主流主板上都是由不同颜色的两条插槽组成一个通道，将两条相同的内存插在同颜色的两个插槽内就可以组成双通道了，如图2-56所示。

对称双通道：理论上只要通道1和通道2的内存容量相当、内存颗粒相同的话，就可以组成双通道。所以在通道1上插一条1GB内存，在通道2上插两条2GB内存，同样可以组成双通道。但因为内存颗粒和总线带宽等条件都不容易做到一致，所以采用这种方法组成双通道是比较困难的。

非对称双通道：在非对称双通道模式下，两个通道的内存容量可以不相等，而组成双通道的内存容量大小取决于容量较小的那个通道。例如通道1有一条1GB内存，通道2有一条2GB内存，则通道1中的1GB内存和通道2中的1GB内存组成双通道，通道2剩下的1GB内存仍工作于单通道模式下。需要注意的是，两条内存必须插在相同颜色的插槽中。

因为主板的内存模组会自动判断内存是否能组成双通道，或有一部分可以组成双通道，所以就算使用两条不一样的内存，也推荐采用双通道的插法。这样可能会有一部分内存被作为双通道来使用，剩下的就会当作单通道使用。

2.2.4 数据的仓库——硬盘

硬盘属于外部存储器，它是用来存储电脑工作时使用的程序和数据的地方。硬盘驱动器是一个密封的盒体，内有高速旋转的盘片和磁盘。当盘片旋转时，可灵敏读/写的磁头在盘面上来回移动，既向盘片或磁盘写入新数据，也从盘片或磁盘中读取已存在的数据。硬盘的接口主要有USB接口、SATA接口等，其中SATA接口为目前的主流硬盘接口。如图2-57所示为电脑硬盘及主板硬盘接口。

【小知识】硬盘和内存的关系

硬盘与内存都为电脑的存储设备，关闭电源后，内存中的数据会丢失，但硬盘中的数据会继续保留。当用户用键盘输入一篇文字，文字被存储在内存中，如果用户在关机前没有将输入的文字存储到硬盘中，关机后输入的文字就会丢失。用文字编辑程序中的“保存”功能即可将内存中存储的文字转移到硬盘中存储。硬盘和内存在电脑中的作用分别是存储仓库和中转站。

1．机械硬盘的构造

硬盘主要由盘片和主轴组件、浮动磁头组件、磁头驱动机构、前置驱动控制电路等组成，如图2-58所示。

（1）盘片和主轴组件

盘片和主轴组件是两个紧密相连的部分，如图2-59所示。硬盘盘片是一个圆形的薄片，一般采用硬质合金制造，表面上被涂上了磁性物质，通过磁头的读写，将数据记录在其中。由于盘片在硬盘中要高速旋转，所以硬盘的盘片表面都十分光滑，而且耐磨度很高，多为铝合金材质，也有玻璃等材质。通常一个硬盘由若干张盘片叠加而成，目前一张盘片的单碟容量已经达到惊人的1TB，而总容量高达12TB以上。

主轴组件由主轴电动机驱动，带动盘片高速旋转，旋转速度越快，磁头在相同时间内相对盘片移动的距离就越大，相应地也就能读取到更多的信息。

目前硬盘的主轴都采用了“液态轴承电动机”，这种电动机使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠，有效避免了由于滚珠摩擦带来的高温和噪声。同时，这种技术对于硬盘防震也有很大的帮助，对于突如其来的震动，油膜能够很好地吸收。因此，采用该技术的硬盘在运转中能够承受几十至几百G的外力。

（2）浮动磁头组件

浮动磁头组件由磁头、传动手臂和传动轴三部分组成，如图2-60所示。其中，磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的，安放在传动手臂的末端，在盘片高速旋转时，传动手臂以传动轴为圆心带动前端的磁头在盘片旋转的垂直方向上移动，磁头感应盘片上的磁信号来读取数据或改变磁性涂料的磁性达到写入信息的目的（磁头和盘片并没有直接接触，与盘片之间的距离为0.1～0.3μm）。

当硬盘没有工作时，传动手臂和传动轴将磁头停放在硬盘盘片的最内圈的起停区内。开始工作时，硬盘中固化在ROM芯片中的程序开始对硬盘进行初始化，工作完成后，主轴开始高速旋转，由传动部件将磁头悬浮在盘片0磁道处待命，当有读写命令时，传动手臂以传动轴为圆心摆动，将磁头带到需要读写数据的地方去。

（3）磁头驱动机构

磁头驱动机构主要由磁头驱动小车、电动机和防震机构组成，如图2-61所示。其作用是对磁头进行驱动和高精度定位，使磁头能迅速、准确地在指定的磁道上进行读写工作。现在的硬盘所使用的磁头驱动机构中已经淘汰了老式的步进电动机和力矩电动机，用速度更快、安全性更高的音圈电动机取而代之，以获得更高的平均无故障时间和更低的寻道时间。

（4）前置驱动控制电路

前置驱动控制电路是密封在屏蔽腔体以内的放大线路。主要作用是控制磁头的感应信号、主轴电动机调速、驱动磁头和伺服定位等，如图2-62所示。

2．固态硬盘的构造

固态硬盘（Solid State Disk）是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法与普通硬盘完全相同。还有一种使用DRAM存储的固态硬盘，应用非常少，这一节主要介绍Flash芯片阵列组成的SSD固态硬盘，如图2-63所示。

固态硬盘主要由PCB、控制芯片、缓存、Flash芯片组成，结构简单，如图2-64所示。

SSD硬盘的内部构造十分简单，主体其实就是一块PCB，而这块PCB上最基本的配件就是控制芯片、缓存芯片（部分低端硬盘无缓存芯片）和用于存储数据的Flash芯片，如图2-65所示。

主控芯片是固态硬盘的大脑，其作用是合理调配各个Flash芯片上的数据负荷，以及承担整个数据中转，连接Flash芯片和外部SATA或PCI-E接口。不同的主控芯片，能力相差非常大，在数据处理能力、算法、对Flash芯片的读取写入控制上会有非常大的不同。

固态硬盘有SATA和PCI-E两种接口，虽然理论上PCI-E接口要比SATA的传输速度更快，但由于都已经超过硬盘内部速度的上限，所以使用中感觉差别不大。带有这两种接口的SSD如图2-66所示。

2.2.5 拥有无限备份能力——刻录机

光驱即光盘驱动器，是用来读取光盘的设备。光驱是一个结合光学、机械及电子技术的产品。在光学和电子结合方面，激光光源来自于光驱内部的一个激光二极管，它可以产生波长约0.52～0.68μm的光束，光束经过处理后更集中且能精确控制。在读盘时，光驱内部的激光二极管发出的激光光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，光检测器捕获信号，再由光驱中专门的电路将信号转换成数据并进行校验，然后传输到电脑的内存，从而就可以得到光盘中的实际数据。光驱可分为CD-ROM光驱、DVD光驱、康宝光驱、蓝光光驱和刻录机光驱等，如图2-67所示。光驱常用的接口种类主要有IDE接口、SATA接口和USB接口等，如图2-68所示。

【小知识】光盘的容量

光盘为只读外部存储设备。一般一张CD光盘的容量为650MB左右，一张DVD光盘的容量为4.7GB左右，一张蓝光DVD光盘的容量为25GB左右。

2.2.6 带你走进3D世界——显卡

显卡的用途是将电脑系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，显卡是连接显示器和个人电脑主板的重要部件，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。显卡的输出接口主要有VGA接口、DVI接口、S端子等。如图2-69所示为电脑的显卡。

1．显卡的主要部件

（1）显示芯片

图形处理芯片就是我们常说的GPU(Graphic Processing Unit)，即图形处理单元。它是显卡的“大脑”，负责绝大部分的计算工作，在整个显卡中，GPU负责处理由电脑发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上，如图2-70所示。显卡的GPU与电脑的CPU类似。但是，GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的，这些计算是图形渲染所必需的。某些最快速的GPU所具有的晶体管数甚至超过了普通CPU。GPU会产生大量热量，所以它的上方通常安装有散热器或风扇。

（2）显存

显存即显示内存，与主板上的内存的功能基本一样，显存的速度以及带宽直接影响着一块显卡的速度，即使你的显卡芯片的性能很强劲，但是如果板载显存达不到要求，无法将处理过的数据即时传送，那么你就无法得到满意的显示效果。显存的容量跟速度直接关系到显卡性能的高低，高速的显卡芯片对显存容量的要求相应会更高一些，所以显存的好坏也是衡量显卡的重要指标。要评估一块显存的性能，主要从显存类型、工作频率、封装和显存位宽等方面来分析。

（3）RAMDAC（数/模转换器）

RAM DAC（RAM Digital to Analog Converter）即随机存储器数/模转换器，负责将显存中的数字信号转换成显示器能够接收的模拟信号。

RAM DAC是影响显卡性能的重要器件，它能达到的转换速度影响着显卡的刷新率和最大分辨率。对于一个给定的刷新频率，分辨率越高，像素就越多。如果要保持一定的画面刷新，则生成和显示像素的速度就必须快。RAM DAC的转换速度越快，影像在显示器上的刷新频率也就越高，从而图像显示也越快，图像也越稳定。

（4）显卡BIOS

显卡BIOS中包含了显示芯片和驱动程序的控制程序、产品标识信息。这些信息一般由显卡厂商固化在BIOS芯片中。如在开机时，最先在屏幕上看到的便是显卡BIOS中的内容，即显卡的产品标识、出厂日期、生产厂家等相关信息。

（5）总线接口

显卡需插在主板上才能与主板交换数据，因而就必须有与之相对应的总线接口。现在最主流的总线接口是PCI Express接口，此接口是显卡的一种新接口规格，PCI Express 3.0 x16接口的数据带宽是32GB/s。PCI Express还可给显卡提供高达75W的电源供给，PCI Express接口是现在比较先进的接口规范。

（6）输出接口

经显卡处理好的图像数据要显示在显示器上面，必须通过显卡的输出接口输出到显示器上，现在最常见的显卡输出接口主要有DVI接口、DisplayPort接口、HDMI接口等，如图2-71所示。

2．显卡的大脑——显示处理器

显示处理器是一种专门用来处理电脑影像运算工作的微处理器。显示处理器可以看作显卡的大脑，它承担着显卡最核心的工作，将电脑系统所需要的显示信息处理为显示器可以处理的信息后，送到显示屏上形成影像。显示处理器决定了显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显卡和3D显卡的区别依据。

随着时代的发展、科技的进步，人们对显卡性能的需求越来越高，所以图形的处理变得越来越重要，从而需要一个专门的图形核心处理器，所以1999年NVIDIA公司发布了GeForce 256图形处理芯片，率先提出GPU的概念，GPU的性能比以往的显示处理器要高。原来的显卡要等待繁忙的CPU来处理图形数据，而GPU使显卡减少了对CPU的依赖，显示效果满足了人们的需求，至此显卡大脑（GPU）的概念深入人心。

目前，主流显示处理器市场主要由NVIDIA、AMD和Intel三家公司主导。NVIDIA和AMD主要负责独立显卡的生产，独立显示卡是市场的主流产品。Intel主要做集成显卡，市场份额较少。如图2-70所示为NVIDIA和AMD显卡商标。

2.2.7 电源

电源就像电脑的心脏一样，用来为电脑中的其他部件提供能源。电脑电源的作用是把交流220V的电源转换为电脑内部使用的3.3V、5V和12V直流电。由于电源的功率直接影响电源的“驱动力”，因此电源的功率越高越好。目前主流的多核处理器电源的一般输出功率为350W以上，有的甚至达到900W。电源一般包括1个20+4针接口，4个大4针接口，4～8个SATA接口，2个6针接口，1个4+4针接口，如图2-73所示。