电脑硬件原理基础知识

电脑硬件原理基础知识 目 录1.电脑基本概 .电脑基本发展史.笔记本电脑产品结构.台式电脑产品结构.一体电脑产品结构2.系统架构3.芯片组4.部件介绍5.端口介绍 6.笔记本电脑散热技术 系统架构电脑主机系统概念典型系统架构框图系统主要功能模块一体电脑产品结构 芯片组芯片组定义英特尔（Intel）迅驰技术常见Intel芯片组介绍常见非Intel芯片组介绍 硬盘驱动器光盘驱动器LCD模组部件介绍内置无线网卡内置键盘笔记本电源适配器/台式电源电池内存指点设备显示卡蓝牙Web Camera3G 端口介绍视频端口类通讯端口类数据端口类存储类端口音频类端口 基本定义：显卡上输出模拟信号的接口，VGA（VideoGraphics Array）接口，也叫D-Sub接口；VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。主要作用：显卡的输出接口是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。工作原理：电脑内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备。视频端口类 基本定义：DVI的英文全名为Digital Visual Interface，中文称为“数字视频接口”。DVI-D (Single Link) 接头工作原理：显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。基本特点：速度快DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，大大节省了时间，因此它的速度更快。画面清晰由于减少了“数字模拟数字”繁琐的转换过程，速度快，有效消除拖影现象，而且信号没有衰减，色彩更纯净、更逼真。视频端口类DVI 视频端口类DVI接头形式DVI-D（仅传送数字信号）DVI-A（仅传送模拟信号）DVI-I（可传送数字及模拟信号）此外有实现出第二组DVI链路的接头有时被称为DVI-DL (dual link) 新老两代视频端口合影 基本定义：S-端子（S-Video），或称“独立视讯端子”，也称二分量视频接口，S是“Separate”的简称。工作原理：S-Video 是一种影像讯号传输方式，它是在AV接口的基础上将色度信号-C和亮度信号-Y ，进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。基本特点：画面清晰同AV 接口相比由于不再进行Y/C混合传输，也就无需进行亮色分离和解码工作，而且由于使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大提高了图 像的清晰度。 视频端口类S-Video 接头形式PIN：也有称5线接头，二路视频亮度信号，二路视频色度信号，一路公共屏蔽地线，这是通用的一种规格。7 PIN：7针接口兼容4针标准接头，我们也能使用4针连线；7 针接口即能分离出一路4针标准S端子信号，又能分离出一路标准的AV视频信号来。两种S-Video接口对比 一个4PIN的S-Video接头 基本定义：DisplayPort 是视频电子标准协会（VESA,Video Electronics Standards Association）推动的数字式视频接口标准，订定于2006年5月。DIsplayPort插头技术规格：10.8 Gbit/s 的带宽，只需单条传输线即可支持 25601600 的高分辨率显示器。8bit/10bit 数据传输 开放且可扩展的标准能够加速普及。支持6、8、10、12 与 16 位色深。缆线的完整带宽保证长度为 3 米。1080p 的有效传输带宽保证长度为 5 米。支持 128-bit AES 的 DisplayPort 内容保护 (DPCP)，版本 1.1更支持 40-bit HDCP。支持内部与外部链接，能够使计算机制造商因此降低花费。 基本定义：高清晰度多媒体接口（High Definition MultimediaInterface，简称HDMI）是一种全数字化图像和声音传送接口。基本特点：HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。 HDMI Type A接口IdeaPad V450笔记本主板局部，可以看到HDMI接口在。 Transformer25MHz晶振网卡接口（RJ45）EEPROM芯片网卡芯片通讯端口类LAN基本定义：RJ（Registered Jack）代表已注册的插孔，是来源于贝尔系统的USOC代码；USOC是一系列已注册的插孔及其接线方式，是由贝尔系统开发的，用于将用户的设备连接到公共网络。RJ45：网络孔，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置（8pin）的模块化插孔。网卡芯片构成：由两部分组成。一部分是MAC（Media Access Controller，媒体接入控制器）控制层，作用是根据IEEE 802.3协议来采用CSMA/CD算法做运算，另一部分是物理连接层PHY（Physical Layer ），作用是根据MAC的算法得出的处理结果，接收和发送数据。 基本定义：通用串行总线（Universal Serial Bus，简称USB）是连接外部设备的一个串口总线标准技术构成：USB技术由三部分组成，即具备USB 接口的硬件系统、能够支持USB接口的系统软件及使用USB接口的相关外围设备。USB接口的性能特点热插拔，使用方便带宽大，速度快可连接设备多简单的网络互连功能 A型USB连接器 数据端口类USB供电标准：5V，500mA（2.0之前）技术参数：USB 1.0: 数据传输速率为 1.5 Mbit/s (Low-Speed) 与 12 Mbit/s(Full-Speed)。USB 2.0: 更高的数据传输速率 480 Mbit/s (现在称作 Hi-Speed)。USB 3.0：支持全双工，新增了5个触点，两条为数据输出，两条数据输入，采用发送列表区段来进行数据发包，新的触点将会并排在目前4个触点的后方。USB 3.0暂定的供电标准为900mA，将支持光纤传输，一旦采用光纤其速度更有可能达到25Gbps。无线通用串行总线正在开发中的一种无线数据传输标准。 设计标准：在3米内达到480Mbp的传输速率，在10米内达到110Mbps的传输速率。 数据端口类USBUSB热插拔原理USB数据线的接口内部有四根金手指，外侧的两根较长，作用是供电，即电源线。内侧两根较短，负责传输数据的，即数据线。当插入设备时外侧的电源线首先连接，对设备进行供电，而中间的数据线能够在通电状态下 进行数据交换；相反，当拔出设备时则先断开数据传输，保证数据不会因断电而丢失，然后再将设备电源切断。这样，就可以保证在插拔过程中对电脑系统及USB 设备都不产生任何影响，以实现热插拔功能。由于接头的构造，在将USB插头插入USB座时，插头外面的金属保护套会先接触到USB座内对应的金属部份，之后插头内部的四个触点才会 接触到USB座。金属保护套会连接到系统的地点，提供路径使静电可以放电，避免因静电通过电子零件而造成损坏。 数据端口类IEEE1394基本定义：IEEE 1394，别名火线（FireWire）接口，是由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速传送接口。技术特点：使用方便，支持热插拔，即插即用：当网络上附加结构或撤消结点时，能够自动地实现网络重构和自动分配ID高速实时数据传输：IEEE1394a高达400Mbps，后续的IEEE1394b标准可将速度提升到800Mbps、1.6Gbps甚至3.2Gbps自带供电线路：能提供8-40V可变电压，允许通过最大电流也达到1.5A左右真正点对点连接(Peer-To-Peer)：设备间不分主从，可直接实现两台DV间的数据传输或是多台电脑共享一台DV机适合影像传输：标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字 音频信号 数据端口类IEEE1394接口特点：按物理接口分六角型6针：有两对数据线，一对电源线，有供电功能，Apple和PC上常见。四角型4针（mini1394）：无供电功能，多用于DV或者笔记本电脑等设备。6针可以通过转接线兼容4针；4针转换成6针需配电源。4Pin（左）和6Pin（右）的IEEE 1394a接头 数据端口类IR红外基本定义：红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在770纳米至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧。1993年由IrDA协会(Infrared Data Association)制订标准，其中包含了对实体设备和传输协议的规范。传输特点：传输方式：点对点的方式传输；传输距离： 约在11.5m；传输角度：在+/-15度之间；传输速率：IDRA（115200bps）ASK-IR（1.15Mbps）FAST IR（4Mbps） 数据端口类串行口基本定义：串行端口（Serial port），主要用于串行式逐位数据传输。这里讨论的是一般计算机应用的RS-232（使用 25 针或 9 针连接器）串口。技术特点：RS-232-C也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由 美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换 接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座。自IBMPC/AT开始使用简化了的9芯D型插座。至今25芯插头座现代应用中已经很 少采用。早期电脑一般有两个串行口：COM1和COM2。 数据端口类并口基本定义：并口采用25针的双排插口，所谓并行，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送受线路长度限制，随着线路长度的增加，信号会随之衰减，导致出错率加大。技术特点：并行设备，如EPROM编程器，模拟器打印机Zip Drive图像扫描仪一些早期的声卡一些老式的摄像头 数据端口类PS/2基本定义：PS/2接口是一种PC相容型电脑系统上的接口，可以用来连结键盘及鼠标。PS/2的命名来自于1987年时IBM所推出的个人电脑：PS/2系列。技术特点：PS/2鼠标连接通常用来取代旧式的序列鼠标接口（DB-9 RS-232）；而PS/2键盘连接则用来取代为IBM PC/AT所设计的大型 5-pin DIN接口。PS/2的键盘及鼠标接口在电气特性上十分类似，其中主要的差别在于键盘接口需要双向的沟通。如果对调键盘和鼠标的插槽，大部份的桌上型 电脑主板将不能识别出键盘及鼠标。 存储端口类eSATA SATA6Gb/s官方标志基本定义：SATA是Serial ATA（Serial Advanced TechnologyAttachment）的缩写，亦称串行ATA。而eSATA是External Serial ATA的略称，是为面向外接驱动器而制定的Serial ATA 1.0a的扩展规格。技术特点：为了防止误接，eSATA的接口形状与SATA的接口形状是不一样的。传输速度可以达到现在主流的USB2.0的传输速度的2倍以上。eSATA官方标志提高接头的插拔耐用度。连接线的最大长度为2m。支持热插拔。 台式主板上的SATA 1.5Gb/s插口台式机箱外的eSATA接口 存储端口类eSATA 与其他常见端口的速度对比： 存储端口类读卡器基本定义：读卡器（Card-reader）是指用于在计算机中，将多媒体卡作为移动存储设备进行读写的接口设备。多合一读卡器，就是把目前较为流行的各种多媒体存储卡的插槽集成在一起。优点：相较于其他方法，使用读卡器能获得比较高的读取速度，且文件的访问不受文件类型的限制。而即插即用的方式本身便利许多。支持热插拔。 笔记本电脑上的多合一读卡器接口 笔记本电脑散热技术笔记本电脑为什么要散热主要散热组件系统电源管理技术 笔记本电脑为什么要散热笔记本电脑为什么要散热随着电脑技术整体性能的提高，各部件的运行频率也越来越高，功耗随之加大，散热成了一个很关键的技术问题。热量的排放，关系着整个系统的稳定性及产品的使用寿命。尤其是对笔记本电脑及一些小型的移动终端产品，有效的散热有着非常重要的意义。 据了解，80%的计算机硬件故障都是因“温度”造成！一台笔记本电脑配工作时的红外线热成像照片，可以看出各个部位的发热情况。 笔记本电脑为什么要散热笔记本电脑常见的七大散热部件 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之风扇笔记本电脑的散热风扇是起着强制对流的作用，其目的就是将电脑主机运行时产生的热量，通过空气流动的方式，散发的机器的主机之外，属于主动散热方式。目前，笔记本电脑的风扇类型，基本上可以分为以下两种类型：轴向型风扇辐射型风扇(离心鼓风机) 层。 笔记本电脑为什么要散热 轴向型风扇，技术成熟，成本较低。可以通过调节RPM来调节风量，气流有涡流，机 笔记本散热部件之风扇 辐射型(离心鼓风机)风扇，具有薄的叶片，没有涡流，气流方向性好，气流密度较高，点用体积小。壳的阴影效应，占用体积大，存在气流的耗尽主要原因，就是它可以做的比较薄，技术较新，成本相对高。台式机上基本都采用这种方式。对体积要求严格的笔记本上并不多见，在PII时代笔记本上可以见到。而其在工作时，发出的噪音也比轴向型风扇要来的低。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热片 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热片散热片一种基本的散热方法。一般来说，散热板面积越大，热传导效率越高，就越能有效散发热量。比较常见的情况是，在主机板的底部和上部各配一块金属散热板；在CPU的位置，有协助散热的系统，以释放CPU产生的热量。如下图绿色方框内的部分所示 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热管热管散热：它是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术，1963年由美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover 发明，并由IBM最初引入笔记本电脑中。工作原理：其在真空状态下，水的沸点很低。如果在管子的一端加热，水就会蒸发，将热带到另一端，水冷却后再流回去，如此反复，热量就不断移动，和冷气机的工作原理类似。散热管优点：它没有移动式的零件，全部零件都完全密封在内，不必消耗电池 。同时，可以长时间有效。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热管典型的热管：是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到的负压后，充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据需要可以在两段中间布置绝热段。当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热管图中，我们看到的便是不同型号笔记本电脑机型上，形状各异的散热管了。他们最终都是连接到“散热板”和电脑主机之“散 热出口”，起着传导电脑主机工作时，主要功能部件，如CPU产生的热量的作用。 笔记本电脑为什么要散热CPU散热模块组成原理CPU工作时，产生的热量传递到散热板上散热板传递过来的热量，通过散热管迅速传递到风扇出口散热风扇，利用空气对流的原理，将热量最终散出到主机外部 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之键盘笔记本内置键盘的背面，有导热性较好的金属材料构成键盘的金属面，会有很对凹凸的小孔利用空气对流的原理，温度较高的热流，就会通过键盘的按键处及时散出，有效的平衡电脑主机的整体温度。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之键盘笔记本电脑很薄，当把键盘装到主机板上方时，正好可以利用键盘底部将CPU产生的热量传导出去。热量经由按键孔排出，当热空气从按键孔排出时，冷空气就从按键孔流入，以取代热空气。键盘对流散热不仅充分利用了现有资源和环境，而且颇为有效。也许你还没有想到，连键盘也是一个散热的窗口，敲击盘的时候，冷、热空气的交换，就在你的一敲一击中完成了 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之金属外壳理论和事实，都业已证明采用金属的笔记本电脑主机外壳，能有效散发电脑主板、CPU等相关 功能部件运行时产生热量，降低整机的温度，使得电脑系统始终运行在安全、快速的工作状态！ 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之金属外壳因此，采用导热性好的镁铝合金外壳技术，也不失为解决笔记本电脑散热问题的有效补充。镁铝合金外壳的热传导率，远优于铝金属和工程塑料，在很大程度上减少散热扇和散热窗的数量，减少体积和重量，降低功耗和成本。现在大部分厂商的中高端产品都采用这种技术。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热孔我们可以从本页的三幅示例图片中看出，典型的笔记本电脑的机壳都布满了，大大小小、形状各异的小孔，我们称之为“散热孔”。这样做，不仅仅是为了满足美观的需要，它应该还有更深的内涵，那就是散热之功效。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之散热孔因此，散热孔也是笔记本电脑散热的重要手段之一。一般通行的做法是，在机器的四周和底部的支脚处开设大量的散热孔，机器内的热量可通过这些散热孔散布到周围空气中去。与散热孔散热的方式相配合，有的笔记本电脑内部还采用一些特殊的风道导流设计，利用散热孔位置与内部结构布局形成更好的空气流通环境，以加强散热。下图所示，即为联想目前独特的斜纹散热孔之设计，即达到良好的散热效果，也不显呆板。 笔记本电脑为什么要散热笔记本散热部件之智能温控系统 智能温控系统，是必不可少的散热手段。当笔记本电脑的系统温度达到一定的温度时，风扇会自动打开；当系统温度继续升高时，CPU的工作频率将降到额定频率的1/N；如果系统温度降回到一定温度时，CPU的工作频率恢复为额定工作频率；系统温度若继续下降到安全范围，风扇则自动关闭。这种智能温控系统不仅能够有效地帮助笔记本电脑散热，而且为CPU提供了自我保护的能力，使整个系统会变得更加可靠、寿命也更长，同时还可以节省机器用电、有效降低噪音。这种CPU风扇温控技术几乎被所以电脑厂商所采用，如Lenovo、SONY、ASUS和TOSHIBA等硬件厂商。