硬件基础稿

uce

通常，我们的电脑由三部分组成：输入单元，输出单元，主机部分
不管是台式机还是笔记本，它们内部都有一块电路板，上面密密麻麻地布满了大小不一的电子器件，包括CPU、内存条、网卡、各种插槽和接口等，而将cpu、内存等取出后，包含各种插口的电路板，就是“主板”

第一部分：cpu，硬盘，内存

CPU(Central Processing Unit) 就是“中央处理器”，是计算机的大脑，负责计算、思考、处理数据、控制其他设备等。

目前市场上常见的应用于台式机和笔记本的CPU有 Intel(英特尔) 和 AMD(超微半导体公司)。

要了解Intel和AMD的关系就不得不提仙童半导体公司。仙童半导体创立于1957年，创办仙童半导体的人是“晶体管之父”肖克利博士，肖克利是一名富有创业精神的物理学家，拥有成为百万富翁的远大理想。1955年，他在山景城创建了肖克利实验室股份有限公司，然后到人才济济的美国东海岸发布招聘信息。电子领域的年轻才俊们受到肖克利名气的吸引，纷纷前来应聘。就这样，他招揽到了八位才华横溢的年轻人才。他们之中，有获得过双博士学位者，有来自大公司的工程师，有著名大学的研究员和教授，这是当年美国西部从未有过的英才大集合。

但肖克利博士并不善于管理，八名天才先后离开仙童半导体公司。肖克得博士称他们为“八叛逆”。“八叛逆”其中葛罗夫（A. Grove）和戈登·摩尔（Gordon Moore）就是英特尔公司的创始人之一，戈登·摩尔就是著名摩尔定律的提出者。而AMD创始人杰里·桑德斯（JerrySanders）则是在“八叛逆”离开以后，仙童公司重组公司结构，被开除的员工，但桑德斯并不气馁，怀揣着对半导体行业美好前景的信心，也踏上了创业的不归路。
两家公司成立仅差一年，1968，1969起步可以说是天差地别，一个是大名鼎鼎的“八叛逆”，一个是被公司开除的销售员工。Intel，创业初期可谓是顺风顺水，推出的世界上第一块个人微型处理器——4004成为IT行业的基石。反观桑德斯这个一无声望二无技术三无资金的门外汉，只有一腔热血在创业路上跌跌撞撞，连注册资金都凑不齐。

在AMD成立初期，桑德斯的定位非常明确，售卖低价产品努力成为第二供应商，不需要技术领先，只需要模仿能力和制造工艺，显然这与AMD当时的自身条件是匹配的。而Intel则以技术发展为导向，是典型的技术领先与创新者。就这样到了1982年，IBM公司决定做一个划时代的产品，但当时的8086处理（X86鼻祖）产能不足，于是IBM对Intel说，如果PC要采用8086处理器，除非Intel允许第二家制造商能够生产8086以保证IBM有可靠的供应，Intel迫于无奈开始与AMD合作。所以AMD在当时，只是一个由Intel提供设计图纸，生产兼容处理器的公司，而它推出的处理器也都打上了Intel的LOGO。

1986年，Intel推出了成功的80386系列处理器，代表性的产品为386DX-33，主频达到33MHz。它集成了32万个晶体管，执行单一指令只需要两个时钟周期。386DX成为当时追求高性能用户的理想选择，主要优点是它采用了新的内存使用方式和多任务性，可以开发基于PC图形用户界面，为运行Windows3.X提供了可能。从386诞生这个时候“摩尔定律”开始发力，如果说前10年Intel CPU的发展是龟速，那么到了386时代，就进入了高速快车道，一发而不可收拾。

在此期间AMD推出基于286授权的Intel 80286兼容处理器，和80286处理器差不多，但是时钟脉频速度更高，Intel的286最高只到12.5MHz，AMD则曾销售过20MHz版本。Intel开始意识到AMD对自己有可能产生威胁，停止了与AMD的技术合作协议,并向联邦法院提出申诉，要求兼容其X86的处理器不得使用X86的名称，但联邦法院却判决X86芯片兼容的处理器厂商仍然可以在它们的产品上继续使用X86名称。此后的一段时间里，AMD生产的386和486处理器在数量上居然超过了英特尔，瓜分了处理器市场份额。

英特尔在1993年推出的新一代处理器上，没有采用80586的名称，而是命名为Pentium，这种命名方式将它的产品与AMD区别开来，这个品牌的推出，也让人们开始重视处理器的品牌概念。
Pentium处理器可以说是一个里程碑。它继承了310万个晶体管，每秒可以运行一亿条加法指令，尽管它仍然基于CISC指令集，但英特尔首次在这个系列处理器中部分采用了RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集）技术。到了奔腾级别的CPU，AMD就没法再模仿了，因为310万个晶体管的制作工艺实在是太复杂了。所以AMD后来创造了第一种由自己原创设计的x86芯片K5，性能大致上能与奔腾相比；但这种芯片直到1996年才上市，市场反应并不理想。
1999年AMD发布了K7架构处理器，也就是我们耳熟能详的速龙系列，这是AMD的巅峰时期。频率从500MHz起，使用新的Socket A插口，内部系统总线来自DEC的授权，为200MHz，而当时Intel的奔腾处理器仅为133MHz。K7的成功让AMD赚的盆满钵满，2000年AMD的净销售额达到了46亿美元。随便AMD乘胜追击，继续推出了K8架构处理器，K8最大的变化就是支持64位X86指令集。这种扩展技术后来成为了行业标准，击败了Intel的64位架构。到了2004年，台式机处理器市场份额竟然超过50%，首次高于Intel，当然这也是最后一次高于Intel。

Intel钟摆理论成功压制AMD
2007年Intel正式提出了钟摆计划。即每一次处理器微架构的更新和每一次芯片制程的更新遵循“Tick-Tock”规律，名称源于时钟秒针行走时所发出的声响。每一次“Tick”代表着一代微架构的处理器芯片制程的更新，而每一次“Tock”代表着在上一次“Tick”的芯片制程的基础上，更新微处理器架构提升性能。一般一次“Tick-Tock”的周期为两年，“Tick”占一年，“Tock”占一年。正是这套计划，让Intel在06年之后逆转了局面，AMD开始节节败退。
至此Intel在高端处理器市场就一直处于领先地位，至今无人能敌。AMD不得不改变策略，被迫只能在价格方面展开竞争，这跟AMD在早期面临的困境如出一辙。到了2009年，AMD开始把业务重心放在GPU上，在CPU上不于Intel正面竞争。
在AMD并购ATI以后，随即公布了代号为“AMDFusion”（融聚计划）。简要地说，这个项目的目标是在一块芯片上，集成传统中央处理器和图形处理器，也就是APU。AMD当初对apu的计划十分雄心勃勃，定了个三步走的计划，但APU的性能和特性乏善可陈，销量上一直不如人意。

今年，AMD扭转了此前连续六季度亏损的局面，开始实现盈利。AMD的最新的Zen处理器也将在明年1月份的CES 2017上正式发布，据AMD CEO 苏姿丰透露，AMD Zen高端桌面芯片可以和Intel Skylake性能相媲美，代号Summit Rdige，8核16线程，支持DDR4、PCI-E 3.0和下一代I/O，AM4统一封装。而Intel这边也会在CES 2017上发布第七代酷睿处理器，直面Zen处理器。

电脑对资料的判断主要依据有高低电位来判断，因此有种说法叫电脑只认识1和0。所以，电脑对数据的记录和处理是以二进制来运算的，我们将二进制的位叫做bit，它是信息的最小单位。一般我们将8位作为1byte。但现在我们更常用的单位为kb、mb、gb。我们经常听说系统有64位的，32位的，指的就是CPU一次处理数据的能力，32位的cpu就是一次处理32bit的数据（4byte）64位的是一次处理64bit（8byte）数据。
由于AMD、Intel、VIA所开发出来的x86架构CPU被大量使用于个人电脑(Personal computer)用途上面，因此，个人电脑常被称为x86架构的电脑。一般64位的cpu安装64位的系统，32位的安装32位的系统，64位的系统可以安装32位的软件(cad例外)

硬盘（Hard Disk Drive 简称HDD）是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。分为机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)

机械硬盘就像VCD或DVD，由一个精密电机带动光盘快速转动来让探头读取和写入数据。
固态硬盘就像手机内存卡或U盘，内部有上亿个电子元器件，非常细小，达到纳米级别，通过电路来读取和写入数据。
两种硬盘使用方法相同，固态硬盘的速度更快，价格更高。现在使用的多为sata接口。

然而相比于cpu的读写速度，从硬盘的读写速度还是比较慢的，所以在cpu和硬盘之间，还有另外一样东西——内存内存速度的读写速度介于cpu与硬盘之间。
内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

内存分类主要有SDRAM，DDR，DDR2，DDR3内存，它们的时代，频率，工作电压都不尽相同。尤其是接口，完全不能混插。

数据会先从硬盘中读入到内存（这里指ram），然后cpu从内存中读入数据进行运算。例如打开qq这个程序：首先，安装的QQ软件是保存在硬盘。双击QQ图标，操作系统就会知道你要运行这个软件，它会在硬盘中找到你安装的QQ软件，将数据复制到内存，CPU直接与内存打交道，它会读取内存中的数据进行处理，并将结果保存到内存。如果需要保存到硬盘，才会将内存中的数据复制到硬盘。

第二部分：bios，南北桥，显卡

主板上面的元件是非常多的，而每个元件的参数又具有可调整性。举例来说，CPU与内存的频率是可调整的；而主板上面如果有网卡或者是显卡时，该功能是否要启动与该功能的各项参数，是被记录到主机板上头的一个称为CMOS的晶片上，这个晶片需要借着额外的电源来发挥记录功能，这也是为什么你的主机板上面会有一颗电池的缘故。

那CMOS内的资料如何读取与更新呢？在开机的时候可以按下F2按键来进入一个名为BIOS的画面 BIOS(Basic Input Output System)是一个程序，这个程序是写死到主机板上面的一个rom芯片中。另外，BIOS对于个人电脑来说是非常重要的，因为他是系统在开机的时候首先会去读取的一个程序。

随机存取存储器（ram），对于CPU来说，RAM是主要存放数据和程序的地方，所以也叫做“主存”
只读存储器（rom），对于用户来说，它只能读取数据，不能写入信息，断电也没有关系，放ROM的数据一辈子都不会变，如主板上的bios。

芯片组。
早期的芯片组通常分为两个桥接器来控制各元件的沟通，分别是：(1)北桥芯片：负责连结速度较快的CPU、主记忆体与显示卡界面等元件；(2)南桥芯片：负责连接速度较慢的装置介面，包括硬盘、USB、网卡等等。
不过由于北桥最重要的就是CPU与内存之间的桥接，因此目前的主流架构中，大多将北桥芯片整合到CPU封装当中了。所以有时你只会看到CPU而没有看到北桥芯片。

显卡全称显示接口卡（Video card，Graphics card），又称为显示适配器（Video adapter），显示器配置卡简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。显卡在电脑中起着显示图形的任务，也就是让屏幕上可以显示出各种各样的画面，如果没有显卡，那么你的电脑显示器是无法出现画面的。

显卡图形芯片供应商主要包括AMD（ATI）和Nvidia(英伟达)两家

显卡的结构分为三部分GPU、显存、显卡BIOS
GPU全称是Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”，与主板上的cpu类似。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。
显存是显示内存的简称。其主要功能就是暂时储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。和主板上的内存相似。
显卡BIOS主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。与主板biso类似。

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体的元件。
独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽。
核芯显卡是指GPU部分它是与CPU建立在同一内核芯片上，两者完全融合的芯片