[科普中国]-计算机硬件

计算机硬件（Computer hardware）是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。在用户需要的情况下，以用户要求的方式进行数据的输出。

从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘等。

概述计算机的硬件系统通常都是由以下五个部件来进行组成的，分别为：储存器、控制器、运算器、输入设备、输出设备。其中运算器的主要作用就是负责执行计算机的指令，是处理和运算信息的重要部件。而控制器是有序列的执行计算机内各部件的程序，其目的就是实现计算机的自动化运行过程。计算机储存信息的扮演者毋庸置疑那就是储存器了，它的主要作用是存放程序、运算结果、参与运算这三方面。输入设备中所输入的信息包含了图形、数字、声音等主要是将原始的数据输入并对这些数据进行处理，而输出设备的作用恰巧与之相反，输出设备是将这些信息的处理结果进行输出。1

硬件组成在计算机的硬件组成中主要有几部分组成，分别如下：

1、CPU：

又称中央处理器，是整个计算机的核心组成部分，在进行数据运算、传输等所有指令的执行时，都需要按照中央处理器的引导进行，作为整个计算机的心脏，控制这计算机的信息加工所有过程。

2、输入输出设备：

在计算机硬件中，输入输出装置是重要的组成部分，输入设备按照字面来看就是，将信息数据输入计算机的设备，想键盘、摄像机、鼠标以及麦克风等都属于输入设备的范畴；输出设备则是将信息数据显示运算结果进行输出的硬件设备，打印机以及显示器等搜属于输出设备，主要是为了将显示数据展示给人们看的设备。但是在有些情况下，整个计算机都可以作为输出设备，当计算机与网络连接的时候，整个计算机就成为了网络的输出设备。

3、存储设备：

存储设备从名称上看，就是对于信息进行存储的硬件设备，是整个计算机中重要的仓库，存储着所有输入以及运算所得的数据，既可以保存数据和程度，还可按照中央处理器的指令进行数据的提取和输出。计算机内部存在的存储装置是内存储器，外部链接的装置则成为外存储器。2

故障排除计算机硬件常见的故障包括内存条损坏、主板元器件损坏、硬盘损坏。因为这些因素导致接触不良，一般反映在各种插卡、内存、CPU等与主板的接触不良，或电源线、数据线、音频线等的连接不良。其中各种接口卡、内存与主板接触不良的现像也时有发生。

计算机日常故障的排除方法：

（1）插拔替换法。首先根据计算机上出现的问题，大概推测一下可能会出在什么地方，然后将怀疑对象拆下来安装到其他计算机上，如果其它计算机工作正常，则证明该器件没问题。接着再依次检验其它怀疑对象。

（2）直接观察法。这种方法是根据各种可以用感观了解到的信息来判断出现故障的原因。

（3）用专门的诊断软件检测。诊断软件是一种专门进行硬件故障检查的工具。它可以帮助我们迅速测出出现故障的原因。

（4）系统最小化检查。最小系统是指，从维护判断的角度能使计算机开机或运行的最基本的硬件和软件环境。3

硬件维护维护原则1、由外而内的原则

计算机的外部硬件设备一旦发生故障，极容易被检查出来，一般解决起来也比较容易。而检查计算机内部主机各部件的问题则需要一些专门的工具，检查起来比较困难，也较费时间。因此，在检查和解决计算机硬件安全故障的时候，一般遵循由外到内的原则。

2、由静到动的原则

对计算机硬件系统故障进行排查，一般首先要进行静态检测，即关闭电源，对计算机的各硬件设备进行检查。一旦静态检测没有问题，才会接通电源，对计算机进行功能调试和动态检测。这种由静再动的检测方法可以有效避免在检修的过程中造成对其他设备的损坏。

3、有先有后的原则

有的时候，我们的计算机出现了问题，打开机顶盖，用检测设备检测也找不到原因。最后才发现其实就是电源接头接触不良。因此，在进行计算机硬件系统安全故障检查的时候，要注意检测的先后顺序，要首先检查电源设备，再进行其他部件的检测。

4、由简到繁的原则

我们在检测的时候要关注一些小的细节问题，例如计算机内部网卡是否插到位，主机内部的灰尘是否较多等。最好先检查简单的、常见的故障，遵循由简到繁的原则。4

维护策略1、对微处理器的安全保障与维护

微处理器是计算机系统的核心部分，也是最需要进行安全故障检测和维护的部位。当微处理器执行系统程序指令的时候，需要对程序代码进行解密和安全处理。要想保护计算机内数据和文件的安全，一方面要保证计算机的安全措施到位，例如，循例安装杀毒软件、设置通关密码以及防火墙等；另一方面，尽量避免外来人员对计算机进行程序指令的操作，以免密码和关键性的系统程序指令外泄或者被篡改。

2、对内存区域进行隔离

内存区域是关键数据被储存的地方，也是计算机硬件安全容易出问题的区域。因此，我们要时刻注意对内存区域进行隔离以效保护用户的个人隐私和重要数据。我们可以对数据区域的访问权进行限制，也可以存储安全级别高的源程序代码以防此区域内的数据被调出。

3、对硬盘实施全加密

全加密硬盘是保障计算机硬件安全的重要举措。它可以防止外来访客对硬盘中的数据的访问和篡改，对网络环境下的计算机安全尤其具有保障作用。

4、对数据总线进行加密

对数据总线进行加密是指应用密匙对数据总线进行加密以加强对计算机数据储存和传输的安全性，数据总线的加密是一个难度较高的工作，若处理不当，很容易影响计算机的正常运行。4

发展现状1、CPU性能发展现状

随着我国信息技术的不断发展，CPU技术也迎来了发展的高峰期。以往CPU主频想要达到4GHz那是想都不敢想的，但是现在有越来越多的型号的CPU都可以突破，市场的竞争也是日益激烈。目前我国的双核技术已经走到了尽头，现在的处理器发展应该是以四核或者八核以及更高目标的来作为发展项目。四核或者八核的工作环境与以往的处理器相比较具备明显的优势。并行处理是大多数才做系统可以支持的操作。并且，许多已经发布的应用软件或者即将发布的应用软件都致辞并行技术的应用。当新研发的处理器走进市场时，必定会大幅度的提升计算的系统性能。在发展多核心处理器方面，整个软件市场已经做好了充足的准备。

2、硬盘性能发展现状

由于在日常的生活中人们有着大量的信息需要进行储存，传统的信息储存方式对现在社会来说十分的不方便，因此就需要运用到计算机强大的储存信息功能。这样一来，早期的硬盘对人们日益增长的信息存储量来说已经不能得以满足，因此对硬盘的性能提出了越来越高的要求。对于硬盘的性能指标要求也是越来越严格，因为现代社会中人们所存储的东西容量越来越大，东西也是越来越多。

3、内存条性能发展现状

由于DDR产品的发展已经逐步完善，随着DDR4类型的推出，这内类型的内存条产品将成为近几年来发展的主旋律。DDR4类型的内存条架构为DDR型号，对频率的提高具有十分重要的意义。在以后的更新的类型的发展，需要围绕着它来进行发展。

4、声卡发展现状

声卡是在计算中占据十分重要的设备。而目前我国声卡有两类一种是板载声卡，而另外一种则是独立声卡。在早期的计算机中，必须通过独立声卡的应用才能使电脑输出声音，而计算机自身并没有板载声卡。由于计算机主板的不断升级以及处理器性能的不断提高。因此，现在有越来越多的计算机主板出现了板载声卡，主要由于厂家为了有效减少用户的采购成本，而采取的一些方案。目前在计算机商业市场中已经很难在看见没有板载声卡的出现，所以现在主板是否具有板载声卡已经成为了标准的配置。1

发展趋势然而伴随着信息技术日趋成熟，计算机硬件设备行业也迎来了发展的春天。总而言之，以后的网络化、微型化、智能化是计算机所要发展的主要方向。所以小型的计算机已经成为了现代计算机发展潮流。除此之外，计算机本身的外观、性能、价格也是越来越亲民。同时计算机的处理器也处于不断减小的趋势，使用更小的硬件，来全面实现更强大、更全面、更完整的信息处理。并在以后的电子商业市场中多核的处理器必定是主流的发展趋势。存储器也在向着体积越小、存储的空间越大、功耗越低的趋势发展。另外，由于纳米晶体管技术的出现和应用，对计算机中处理器性能的激发有着明显的体现。这也是以后我国计算机硬件应用发展的一大趋势。

现阶段，在长期的计算机计算和信息科技的持续发展过程中，已经有越来越多的高新技术被应用其中。因此，从本质上来讲，科学技术和计算机硬件的发展是密不可分的。只有保障科学技术的不断发展和进步，才能实现计算机硬件系统的优化和创新。1

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学