计算机的分类及部件构成

第二节　计算机的分类及部件构成

一、计算机的分类

根据计算机分类的演变过程和近期可能的发展趋势，国外通常把计算机分为六大类：

（一）超级计算机或称巨型机

超级计算机通常是指最大、最快、最贵的计算机。例如目前世界上运行最快的超级机速度为每秒数十万亿次浮点运算。生产巨型机的公司有美国的Cray公司、TMC公司，日本的富士通公司、日立公司等。我国研制的银河机、曙光机也属于巨型机，银河1号为亿次机，银河2号为10亿次机，曙光2000Ⅱ型为1170亿次／秒。

（二）小超级机或称小巨型机

小超级机又称桌上型超级电脑，它想使巨型机缩小成个人机的大小，或者使个人机具有超级电脑的性能。典型产品有美国Convex公司的C－1，C－2，C－3等；Alliant公司的FX系列等。

（三）大型主机

它包括我们通常所说的大、中型计算机。这是在微型机出现之前最主要的计算模式，即把大型主机放在计算中心的玻璃机房中，用户要上机就必须去计算中心的终端上工作。大型主机经历了批处理阶段、分时处理阶段，进入了分散处理与集中管理的阶段。IBM公司一直在大型主机市场处于霸主地位，DEC、富士通、日立、NEC也生产大型主机。不过随着微机与网络的迅速发展，大型主机正在走下坡路。我们许多计算中心的大机器正在被高档微机群取代。

（四）小型机

由于大型主机价格昂贵，操作复杂，只有大企业大单位才能买得起。在集成电路推动下，20世纪60年代DEC推出一系列小型机，如PDP－11系列、VAX－11系列。HP有1000、3000系列等。通常小型机用于部门计算。同样它也受到高档微机的挑战。

（五）工作站

工作站与高档微机之间的界限并不十分明确，而且高性能工作站正接近小型机、甚至接近低端主机。但是，工作站毕竟有它明显的特征：使用大屏幕、高分辨率的显示器；有大容量的内外存储器，而且大都具有网络功能。它们的用途也比较特殊，例如用于计算机辅助设计、图像处理、软件工程以及大型控制中心。

（六）个人计算机或称微型机

这是目前发展最快的领域。根据它所使用的微处理器芯片的不同而分为若干类型：首先是使用Intel芯片386、486、586以及奔腾Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等。美国IBM公司的PC机及其兼容机；其次是使用IPM－Apple－Motorola联合研制的PowerPC芯片的机器，苹果公司的Macintosh已有使用这种芯片的机器；PC机已由桌面型向便携式的膝上型甚至笔记本型发展。还能把光盘（音频、视频）、电话、传真、电视等融为一体，成为多媒体个人电脑，而且都将接到有线或无线网络上。在我们学校图书馆，绝大多数使用的都是微型机，即人们通常所称的“微机”。

我们又根据学校图书馆的实际情况把微型机再分成专用服务器和工作用机。

1．专用服务器

微机中的服务器是一种高性能计算机，具有网络管理、运行应用程序、处理网络工作站各成员的信息请示等功能，并连接相应外部设备如打印机、CD－ROM、调制解调器等等。根据其作用的不同可划分为文件服务器，应用程序服务器、通讯服务器。例如：Internet网管中心就有WWW服务器、Gopher服务器等各类服务器。在客户服务器模型中，服务器是本机或其它计算机中等待客户程序的请求并执行该请求的程序。计算机中的应用可以是请求其它程序为其服务的客户，也可以是为其它程序提供服务的服务器。学校图书馆常用的有惠普和联想万全，方正园明服务器。到2003年11月，一般流行配置的服务器的芯片在PⅣ2．4G，内存在256兆以上，硬盘要SCSI接口。

2．工作用机

与前面所说的“工作站”相比，工作量和运算要求要小得多，机器档次也相差较大。因为图书馆的工作用机是指图书馆的计算机形成局域网后除服务器之外的工作用机。服务器在这个系统中只动“脑”动“神经”，而工作站需动“手”动“脚”，动“嘴”动“眼”，即便是动“脑”，也是接受服务器的支配，“自作主张”的只有很少一部分。而用于学生借还和查检的，连“嘴”（软驱、光驱）都没有，不能让读者随便读进信息。以免带来病毒或干扰系统的运行。

二、微型计算机的部件构成及其性能

现在的图书馆管理人员有很大一部分刚刚接触计算机，其中很多人对计算机的结构和部件构成及每种部件的性能作用了解甚少。因此在日常工作中，一遇故障，手忙脚乱，不但不会排除，甚至在向供应商的维护人员电话叙述时，也描述不清，常常为此耽误维护时间。为此，本书特地加上这一节内容，详细介绍计算机的构成部件和它们的性能，当然，本节所介绍的，主要是图书馆日前最常用的微型计算机，即通常说的微机，又称PC机。

为了让图书馆工作的同志通俗易懂地了解和认识计算机各构成部件和性能，我们姑且把一台微机比成一个人的身体和各系统的运行来逐一进行剖析和比较。

（一）机箱

机箱（Case）。就好比一个人的外表皮肤和肌肉，人的骨骼、各器官都在它的保护范围内。机箱是一个装载主机的各个配件的箱子，通常由金属材料和塑料面板组成。PC机箱分为立式和卧式两大类。

（二）电源

电源（Power Supply Unit）。相当于人的肝脏和造血及血液循环系统，人靠其传送氧和能量。PC的电源就是将交流电转换为PC工作所需要的直流电的转换器，就是电气行业上所说的开关电源。PC电源分为AT、ATX等标准，现在PC上普遍使用的是ATX电源。

（三）主板（详见图1－1）

相当于人的骨骼系统，人的各种器官都在它的负载下或安插和裹夹它的相关组件里。因此，主板是电脑中最重要的部件之一，是整个电脑工作的基础，现在的主板几乎都是模块化的设计。主板主要由以下几个部分组成：CPU插槽、插座内存插槽、高速缓存局域总线和扩展总线，硬盘、软驱、串口、并口等外设接口时钟和CMOS主板BIOS控制芯片。主板的好坏影响到计算机的运行稳定。好的主板，出厂前需插上各种部件后经过严格的测试。人们说电脑的正常使用期只有3～4年，其中重要的一个原因就是主板。因为一台机器用了3～4年后，只要主板或是插在主板上的任何一个部件损坏，那么新配的部件常常不能兼容。因计算机的部件发展实在太快，一种型号的配件，市场流行期常常只有半年。一年或三年后根本找不到与当初主板相配套的部件如芯片、内存、网卡等。

图1－1

图1－2

（四）中央处理器CPU（详见图1－2）

就是人们通常说的芯片。它相当于人大脑中的中枢神经部分，又像人不停起搏的心脏，控制着人的心跳和大脑的思维的速率。计算机的运算、控制都是由它来处理的。它的发展非常迅速，就像不断在加速的列车一样。个人电脑从8088（XT）发展到现在的Pentium 4代，只经过了不到20年的时间。从生产技术来说，最初的8088集成了29000个晶体管，而高性能奔腾的集成度超过了750万个晶体管；从CPU的运行速度，以MIPS（百万个指令每秒）为单位，8088是0．75，而速度最快的高能奔腾超过了3000。3000除以0．75，那么就是当初的4000倍。如果说用今年“奔腾Ⅳ”2．4G的芯片来与五年前的“586”133微机芯片相比，那么如今芯片的速率是五年前的20倍。

（五）硬盘（详见图1－3至图1－5）

相当于人大脑中管记忆的左右脑，大脑细胞的容量越大，记忆的信息就越多，大脑神经越发达，反应的速度也越快。硬盘与其他记录介质相比，它的速度快、容量大，成为计算机中最重要的存储设备。硬盘内部的主要组成部分有：记录数据的刚性磁片、马达、磁头及定位系统、电子线路。

图1－3

硬盘按其接口类型，主要有IDE和SCSI两种。IDE接口有40针，最初是为AT结构的电脑设计的，又称为ATA接口。标准IDE接口只支持两个设备，每个硬盘的最大硬盘空间也只能到528M字节；现在普遍使用增强型IDE（EIDE）标准，它最多可支持4个设备，支持大容量的硬盘。SCSI接口的诞生比IDE晚，相应SCSI硬盘有许多先进的特性，比如支持的硬盘容量更大、传输速率更高、可管理的设备更多等等。

图1－4

图1－5

SCSI硬盘和IDE硬盘除接口不同外，在组织结构、工作原理上是相同的。

硬盘外观：硬盘尺寸有很多种，现在普遍使用的是3．5英寸硬盘，大小和3寸软驱相仿。除此之外，还有5寸硬盘以及2．5寸或体积更小的硬盘，小体积硬盘常用于笔记本电脑中。目前，市场上微机绝大多数用的是IDE硬盘，SCSI硬盘常常用在专用服务器上，同样大小的硬盘，SCSI硬盘要贵一倍左右。

在20世纪90年代，硬盘容量的大小常常用“兆”来表示。最初的286电脑硬盘是40兆，到了1997年，1000兆的硬盘已被普遍使用。当时1000兆的硬盘市场售价是3000元。而2003年80G的硬盘只要900元，1G等于1000兆。也就是说，如果用1997年买一个1000兆的硬盘的钱到如今可以买266个1000兆的硬盘。从某个方面来说，这就是如今电脑能走进千家万户的一个主要原因。同样，当初用不起计算机管理的图书馆，如今也因计算机价格越来越低的原因而开始上马这一工程了。

世界上生产硬盘的厂家较大的几家有Seagate（希捷）、Quantum（昆腾）、Maxtor（迈拓）和Western Digital（西部数据）、IBM等。而其中的前两种，其生产中心已移到我国珠江三角洲的东莞和长江三角洲的昆山，这也是近几年来价格不断下调的原因之一。

（六）内存（图1－6）

图1－6

俗称“内存条”。它相当于人神经系统中重要的神经元或看不见的电极。它的好坏和大小就像神经系统的发达与否会影响人的思维，器官和肢体对外界的反应速度一样，影响微机处理信息的速度和质量。人们平常所提到的电脑的内存指的是动态内存，即DRAM。所谓的“动态”，指的是当我们将数据写入DRAM后，经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个内存刷新（Memory Refresh）的操作，这要额外设计一个电路。我们可以这样理解：一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1／2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1／2，则认为其代表0，并把电容放电，籍此来保持数据的连续性。有了刷新操作，动态内存的存取速度比静态内存要慢很多。内存的数据传输量很大，难免发生错误，在较高要求时，需要有检验错误和修正错误的功能。一般内存越大，程序运行时就越快捷。有些程序设计在内存不够时可以用硬盘代替，即虚拟内存，但它的速度实在是慢很多。

内存的大小与主板的内存插糟匹配与否有关，一般来说旧主板插新内存或旧内存插新主板上，几乎是不可能的。90年代中期286、386的内存条是4兆、8兆，到了486、586时代是16兆、32兆、64兆，到了2003年，一般新买的微机都是128兆或256兆。到了2003年11月份，生产商已不生产128兆的内存，不少学校图书馆电脑升级，不换整机，只换部件，最常见并容易做到的就是加内存，但往往又因前面所说的不匹配，造成死机或不能启动的情况。所以计算机的部件也不是随意可以局部升级和更换的。

（七）网卡

网卡是联网微机网中最基本的部件之一，可以说是必备的。网卡，又称为网络卡或网络接口卡，英文简称NIC，全称为Network Interface Card。每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM中的，且保证绝对不会重复。日常使用的网卡都是以太网网卡。网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10／100M自适应网卡以及千兆（1000M）网卡。网卡如果按主板上的总线类型来分，又可分为ISA、VESA、EISA、PCI等等接口类型。PCI总线网卡的另一好处是比ISA网卡的系统资源占用率要低得多。而网卡按其连线的插口类型来分又可分为RJ45水晶口、BNC细缆口、AUI三类及综合了这几种插口类型于一身的二合一，三合一网卡。RJ45插口是采用10BASET双绞线网络接口类型。它的一端就是电脑网卡上的RJ45插口，连接的另一端就是集线器HUB上的RJ45插口。而BNC接头则是采用10BASET同轴电缆的接口类型，它同带有螺旋凹槽的同轴电缆上的金属接头相连，如T型头等。

（八）显卡（图1－7，1－8）

图1－7　PCI显卡

图1－8　AGP显卡

显示卡（又称显示适配器），作用是控制显示器的显示方式。在显示器里也有控制电路，但起主要作用的是显示卡。

显示卡的性能主要取决于显卡上使用的图形芯片，早期的图形芯片作用比较简单，每件事都由CPU去处理，它们只是起一个传递显示信息的作用，这样就降低了显示速度，增加了CPU的工作量。随着图形操作系统Windows的出现，这种弊端越来越严重，于是出现了图形加速卡。现在大部分显示卡都有加速芯片，这些芯片有图形处理功能，比如Windows要求画一圆，只需要告诉显示卡，“给我画一个圆”，剩下的工作就由显示卡来完成，不需要CPU再去计算如何画出一个圆来，从而减少CPU的压力；不过这样的显示卡要配上比较多的显示内存。有一些更高级的显示卡，卡上有协处理器，它可以大大降低CPU的处理图形的任务。

（九）声卡（图1－9）

图1－9

声卡是多媒体电脑的主要部件之一，它包含记录和播放声音所需的硬件。声卡的种类很多，功能也不完全相同，但它们有一些共同的基本功能：能录制话音（声音）和音乐，能选择以单声道或双声道录音，并且能控制采样速率。声卡上有数模转换芯片（DAC），用来把数字化的声音信号转换成模拟信号，同时还有模数转换芯片（ADC），用来把模拟声音信号转换成数字信号。

声卡上有音乐数字接口（MIDI），能使用MIDI乐器，诸如钢琴键、合成器和其它MIDI设备。声卡有声音混合功能，允许控制声源和音频信号的大小。好的声卡能对低音部分和高音部分进行控制。

声卡上还有一个或几个CD音频输入接口，用以接收CDROM的声音采集信号。

（十）显示器

显示器是电脑系统中最基本的、必不可少的输出设备。按显示器的显示原理来分，有阴极射线管（CRT）显示器和液晶显示器（LCD）之分。CRT显示器的显示原理与电视机的显示原理基本相同，即显示器内的电子枪发射电子束，电子束打到显像管的荧光屏上并使其发光，从而达到显示的作用。

显示器的技术指标：点距、最高分辨率、扫描频率、带宽、显示面积和色温。

1．点距

常见点距规格有0．31mm、0．28mm、0．25mm等。显示器点距越小，在高分辨率下越容易取得清晰的显示效果。

2．分辨率

分辨率指屏幕上象素的数目，象素是指组成图像的最小单位，也即上面提到的发光“点”。

比如，640×480的分辨率是说在水平方向上有640个象素，在垂直方向上有480个象素。每种显示器均有多种供选择的分辨率模式，能达到较高分辨率的显示器的性能较好。目前17寸的显示器最高分辨率一般可以达到1280×1024。

3．带宽

带宽是指每秒钟电子枪扫描过的图像点的个数，以MHz（兆赫兹）为单位，表明了显示器电路可以处理的频率范围。

例如，在标准VGA方式下，如果刷新频率为60Hz，则需要的带宽为640×480×60＝18．4MHz；在1024×768的分辨率下，若刷新频率为70Hz，则需要的带宽为55．1MHz。以上的数据是理论值，实际所需的带宽要高一些。

早期的显示器是固定频率的，现在的多频显示器采用自动跟踪技术，使显示器的扫描频率自动与显示卡的输出同步，从而实现了较宽的适用范围。

带宽的值越大，显示器性能越好。

（十一）键盘，鼠标

1．键盘

大家对键盘都不陌生，我们只简单作一些介绍。键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。

2．鼠标

首先应用于苹果电脑。随着Windows操作系统的流行，鼠标变成了必需品，更有些软件必须要安装鼠标才能运行，简直是无鼠寸步难行。

鼠标结构：从系统内部来讲，鼠标有两种类型：PS／2型鼠标和串行鼠标，目前比较常见的是PS／2鼠标。

（十二）软盘驱动器

软盘是一张圆形塑料薄膜，两面涂有磁性介质。常用软盘规格是3．5英寸软盘（简称3寸盘），可容纳1．44MB信息量。软盘的两面都可以存储信息，分别称为0面和1面。每面划分为若干个同心圆称为磁道，磁道的编号从0开始，最外圈为0号。每个磁道又被划分成若干段，称为扇区，是存放信息的最小物理单位。每个扇区的长度为若干个字节，由系统决定，一般为512个字节。

存储量＝面数×每面磁道数×每道扇区数×每扇区字节数

软盘驱动器（软驱）由主驱动系统、磁头定位系统和读写磁头组成。微型机一般都配备有一个软磁盘驱动器，软盘只有插入软盘驱动器中才能被读取或写入内容。

（十三）光盘驱动器

光盘主要分为只读型光盘和读写型光盘，只读型指光盘上的内容是固定的不能写入，修改，只能读取其中的内容。读写型则允许人们对光盘内容进行修改，可以抹去原来的内容，写入新的内容。用于微型计算机的光盘主要有两种：VCD和DVD。光盘驱动器简称光驱，是一种利用聚焦激光束在光盘上进行读取或写入高密度信息的设备。由于光盘具有记录密度高、存储容量大、信息保持寿命高、环境要求低的特点，它常被用于存储各种程序、数据及音频、视频信息。