電腦硬件入門知識精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的電腦硬件入門知識主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：電腦硬件入門知識范文

個人電腦產(chǎn)品及配件的價格在逐日下降，無論是城市居民還是農(nóng)民朋友都已經(jīng)完全可以承受這種價格。城市居民日常接觸電腦較多，廣告宣傳和朋友推薦是購買時的兩種主要驅(qū)動力；但農(nóng)村中許多人并不知曉買來電腦能做些什么，電腦在他們心中要么是一種神秘莫測的“家用電器”，要么就是高端但無用的擺設(shè)品。這時候，就很需要在他們身邊出現(xiàn)這樣一種人：他們懂得怎樣使用電腦，他們是大家心中的“權(quán)威”。在采訪過程中，小編們注意到村里的墻上用大白字醒目地刷著某著名電腦廠商的廣告，刷墻這種廣告形式有效果嗎？還有，究竟誰能讓農(nóng)民將勞動換來的現(xiàn)金購買電腦，誰是領(lǐng)頭羊呢？

“現(xiàn)在的電腦多便宜啊，不過話說回來十戶人家也就兩三戶有吧……”

我們首先來到了渠口鎮(zhèn)的鴻翔電腦店，在那里偶遇顧客劉子棟。從小在香河縣某村長大的劉子棟，高考時考上了北京的一所大學(xué)，學(xué)的是新聞專業(yè)，巧合的是他是CFan的老讀者，現(xiàn)在在縣里的電視臺工作?！按蠖r我省吃儉用了幾個月，跑到中關(guān)村按CFan推薦的配置攢了臺電腦……其實配置不算高……”，也許是看到CFan小編們他很興奮，在采訪的一開始，我們就發(fā)現(xiàn)了劉子棟的健談，他的滔滔不絕甚至讓我們忘了這是在采訪。當(dāng)小編問到村里邊這兩年買電腦的人家十戶中能有幾戶時，劉子棟告訴我們，其實現(xiàn)在大部分人家都能買得起電腦，不過十戶人家也就兩三戶的保有率。他的答案基本上符合我們的預(yù)料?；剡^頭來我們不難看出，像劉子棟這樣的年輕人，生長在農(nóng)村，長大后外出就業(yè)、求學(xué)，回到老家后，他們帶回了對電腦硬件、軟件的普及，帶動了另外一些人的購買。他的幾個親戚家里都是受他影響買了電腦。

“最近我們電視臺黃金時段播的都是電腦廣告”

從劉子棟這里，我們得知了另一個信息：兩家國內(nèi)的品牌電腦廠商都開始在縣城電視臺輪番做廣告，低廉的費用讓廠商們體會到了“實惠”，尤其是為了電腦下鄉(xiāng)的宣傳。另外，一路上小編們看到路邊很多刷在墻上的“大字廣告”，其中就有國內(nèi)的電腦品牌。廠商們在農(nóng)村基層市場的宣傳，也是會促使農(nóng)民購買電腦的動力之一。

“現(xiàn)在鎮(zhèn)上買品牌電腦的人不多，攢機的多?！?/p>

之后我們采訪鴻翔電腦店主孫老板。孫老板年齡并不大，但說話很老道。每天都有人拿著從“中關(guān)村在線”拷下的配置單，來他這攢機，鎮(zhèn)上以及周圍村子來的人買品牌電腦的人不多，攢機的多一些，比例大概是1：3。人們普遍覺得品牌電腦后續(xù)服務(wù)不行，而在孫老板的店裝好的機器，回頭有什么毛病都給上門解決。我們很好奇他的解決方式，因為通常都會是一些應(yīng)用上的小問題，“其實就是QQ啦，還能遠(yuǎn)程桌面控制”。像孫老板開的這種口碑型店面，對周邊的人群購買電腦有這樣一種風(fēng)向標(biāo)的作用，甚至可以不夸張地說：鴻翔已然是鎮(zhèn)里的一個電腦品牌。

“聯(lián)想、海爾這種大牌子都開始重視我們農(nóng)村市場了……”

簡單吃了點東西，小編們又趕赴了村委會，采訪村委張書記。他說聯(lián)想、海爾這種大牌子都開始重視農(nóng)村市場了。聯(lián)想時常將重點銷售地區(qū)的村委書記們集中在一起，進行電腦知識的入門培訓(xùn)，由他們回去進行二次普及。可見，廠商們在尋找著突破口，而村里的領(lǐng)導(dǎo)們無疑是第一線最有代表性的權(quán)威。

品牌的推廣和普及不是一個簡單的過程，這取決于很多因素，目前最需要解決的無疑是加大農(nóng)民朋友的購買欲望。可以說，品牌認(rèn)知是農(nóng)民購買電腦的直接動力，而產(chǎn)生這種動力的源頭在于本文中幾種類型的人。品牌認(rèn)知，其路漫漫。

小提示

第2篇：電腦硬件入門知識范文

陷阱1

以型號數(shù)值來混淆性能

忽悠指數(shù)：

商家這里采用的是典型的“數(shù)值欺騙法”，無論是軟件版本、系統(tǒng)版本還是CPU型號，基本上遵遁的都是型號越大越穩(wěn)定，同時功能也更強的原則。比如在CPU中，Core i5明顯要優(yōu)于i3、i7要優(yōu)于i5，但如果我們就此便認(rèn)為顯卡型號的數(shù)值大小也與其性能成正比那就錯了。其中的道理很簡單，目前，不論是NVDIA還是AMD，其型號命名都遵遁著一定規(guī)則，這些規(guī)則雖然看起來很復(fù)雜，但新手朋友只需牢記幾點即可。

從中我們可以看出，從型號判斷顯卡的性能其實很簡單，在第一位數(shù)字相鄰或相同的情況下：NVDIA顯卡主要看數(shù)值中的第二個數(shù)字，該數(shù)字越強，說明顯卡的性能越強悍。而ATI顯卡，則要區(qū)分是HD系統(tǒng)還是R系列，如果是前者，其查看方式與NVDIA顯卡相同；如果是后者，則要同時查看第一位和第三位數(shù)字，這兩個數(shù)字越大，代表該顯卡的性能越好。

陷阱2

推薦用戶用不到的設(shè)備

忽悠指數(shù)：

以“萬一”為借口誘惑用戶買單，是銷售過程中最喜歡使用的忽悠手段之一，其針對的人群主要是那些對自己的需求定位不明的用戶，換句話說，就是不清楚自己購買該商品究竟要用來做什么。以筆者周圍的朋友為例，許多人平時很少玩游戲或根本不玩游戲，即使玩也只是玩一些諸如斗地主、連連看之類的游戲，i3和i5內(nèi)置顯卡足以勝任，但卻在奸商的忽悠下無一例外地在PC中配備了用不上的獨立顯卡。

實際上，“萬一”是世界上最靠不住的東西，即使忽然對大型或3D游戲產(chǎn)生了興趣，發(fā)現(xiàn)集成顯卡已無法滿足自己的需要，到時再根據(jù)自己的實際情況配備一塊合適的顯卡，豈不要穩(wěn)妥得多？目前顯卡的更新周期大約為18個月，到那時高價才能入手的顯卡往往會便宜不少。

陷阱3

魯大師跑分肆意鼓吹

忽悠指數(shù)：

這種現(xiàn)象在網(wǎng)購顯卡時最為常見，賣家通常會以魯大師得分說明該顯卡有多么強悍。實際上魯大師對于電腦硬件性能的檢測方法并不專業(yè)，所謂的得分只能看作是一種娛樂消遣。最最基本的一點就是魯大師在測試顯卡時并不區(qū)分分辨率情況，而熟悉顯卡渲染游戲的朋友肯定會知道在不同分辨率下對比幀數(shù)完全沒有意義，在專業(yè)的顯卡測試當(dāng)中一定會具體區(qū)分分辨率情況的。所以說魯大師的顯卡測試部分，只作為參考就好。

第3篇：電腦硬件入門知識范文

最近有不少軟件領(lǐng)域的牛人進軍硬件行業(yè)，但不知從何處入手。相信每個人面對一個龐大的知識體系時都一樣迷茫。下面就讓小編帶你去看看計算機硬件新手實用知識，希望能幫助到大家!

碼農(nóng)們?nèi)绾巫兊酶叽笊希河布R學(xué)起來如下：列幾個項目，坐地鐵時，記得看看。如果對某方面感興趣可以留言告訴我們哦，小編會為你們整理相關(guān)資料的~

1EMC與安規(guī)

EMC與安規(guī)在規(guī)模較大的公司都有專門的團隊，但小公司只能硬件工程師親手來。

CE認(rèn)證測試項目最多，學(xué)習(xí)可以先關(guān)注CE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，汽車電子和信息技術(shù)設(shè)備的測試方法和要求都不一樣。

EMC理論個人覺得已經(jīng)發(fā)展的比較形象(不像電磁場那么理論抽象)，精髓就是EMC三要素，干擾源、敏感源和耦合路徑。設(shè)計分析就是關(guān)注共模電路的回流路徑或者泄放路徑

2

RF與天線

同樣的RF與天線在規(guī)模較大的公司也有專門的團隊。

行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，硬件工程師的RF和天線設(shè)計工作基本就是選型了。因此，需要明白一些基本的參數(shù)如增益、P1dB、IP2、IP3、天線的方向性等等。

3

電源

電源部門在規(guī)模較大的公司也有專門的團隊，無論板級DCDC電源還是電源適配器都有專人完成設(shè)計、選型或測試工作，硬件工程師應(yīng)用時標(biāo)準(zhǔn)電路拿來用即可。

關(guān)于電源大概就以下幾個方面。

DCDC有幾種基本拓?fù)?效率與什么有關(guān)?

LDO原理是什么?設(shè)計需要注意哪些參數(shù)?

POE協(xié)議是否熟悉?

4

時鐘

晶體和晶振有什么區(qū)別?怎么設(shè)計?

時鐘信號有哪些關(guān)鍵參數(shù)?

PLL的原理是什么?環(huán)路帶寬是什么意思?PLL失鎖的可能有哪些?

時鐘芯片如何選型?

5

小模擬電路和小邏輯電路

硬件工程師的工作是系統(tǒng)級應(yīng)用，不是IC設(shè)計的大神，工作中很少用分立器件設(shè)計電路。

二極管、三極管、MOS管和運放的特性要熟悉會分析，簡單的電路要設(shè)計。

如三極管電平轉(zhuǎn)換電路怎么設(shè)計，為毛低溫就不工作了?

如MOS管雙向電平轉(zhuǎn)換怎么設(shè)計?要關(guān)注什么參數(shù)?

如MOS管的米勒效應(yīng)，能不能定量的用公式分析?

6

高速信號及信號完整性

建立時間與保持時間?

時鐘的抖動分哪幾類?

數(shù)據(jù)相關(guān)抖動是什么?

CDR是什么?

抖動與誤碼率的關(guān)系是什么?

EQ、去加重、預(yù)加重?

7

低速信號

I2C、UART、SPI是什么?

會不會通過示波器測量判斷通信數(shù)據(jù)對不對?

8

RAM 和ROM

NAND FLASH和NOR FLASH有什么區(qū)別?

DDR3 SDRAM原理是什么?CL、AL、RL、WL是什么?各種參數(shù)的會不會設(shè)置?

9

CPU、SOC、FPGA

X86、ARM、MIPS、POWERPC有什么區(qū)別?

FPGA設(shè)計需要注意什么?IC設(shè)計領(lǐng)域了解嘛?

關(guān)注自己的行業(yè)不同行業(yè)的技術(shù)是不一樣的，應(yīng)用環(huán)境及解決方案也不一樣

如你是設(shè)計智能電視的

1、視頻相關(guān)知識?BT1120是啥?H.264是啥?YUV是啥?4：2：2是啥?什么是HDMI?具體協(xié)議是啥?

2、思考下產(chǎn)品，內(nèi)容重要還是硬件重要?能不能優(yōu)化下3D?

如你是設(shè)計交換機的

1.802.3了解嘛?啥是MAC?啥是PHY?GMII接口如何設(shè)計?

2.交換機如何工作的?VLAN是啥?

3.客戶是啥?教育網(wǎng)還是運營商?

如果你設(shè)計無線路由器的

1.802.11

a/b/g/n/ac的區(qū)別?TCP/IP協(xié)議是啥?ARP是啥?路由的工作原理?

2.天線如何設(shè)計的?增益、方向圖是什么?各種PA、LNA如何選型?

3.客戶是啥，需求如何?150塊賣給普通人，還是1000塊賣給企業(yè)級用戶?

有兩個領(lǐng)域值得去深入研究，以后是物聯(lián)網(wǎng)的時代，網(wǎng)絡(luò)和無線通信的應(yīng)用會越來越多。

網(wǎng)絡(luò)

也是交換機和路由器等應(yīng)用與組網(wǎng)。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)基于以太網(wǎng)，802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了MAC和PHY規(guī)范。上層協(xié)議如TCP/IP、UDP、ARP、環(huán)網(wǎng)等等，總之網(wǎng)絡(luò)的水很深，值得一探。

無線通信

如移動通訊、WIFI、sub1GHz等等應(yīng)用會越來越多，之前國家的什么旅游規(guī)劃，有一條就是景區(qū)要實現(xiàn)免費WIFI覆蓋。無線通信也基本是802.x協(xié)議族。基帶和RF都可以深入學(xué)習(xí)。

最后一點

如果你不是必不得己，還是不要做碼農(nóng)，如果你必須做技術(shù)，那就做一個硬件工程師吧，了解下以上知識足夠了，每天給供應(yīng)商打幾個電話，看看ppt,開開會，耍幾個專業(yè)名詞，放心，你的老板和那幫碼農(nóng)是聽不懂的。

新手必看的電腦硬件知識大全一、CPU

電腦的CPU(中央處理器)就相當(dāng)于人的大腦，現(xiàn)在市面上的CPU主要分為兩大陣營，分別是Intel(英特爾)和 AMD，性能都是以產(chǎn)品型號來區(qū)分。這里我們用英特爾來舉栗子。

四位數(shù)中最重要的是第一位，它表示了 CPU 的代數(shù)，因此這一位的數(shù)值越大，該 CPU 的架構(gòu)也就越新，從而帶來更高的性能和更低的功耗。后三位數(shù)字對 CPU的性能通常影響不大，我們沒有必要考慮。

看CPU好壞，最直觀的方法是看CPU天梯圖，詳見最新「CPU天梯圖。

二、顯卡

顯卡作為電腦主機里的一個重要組成部分，是電腦進行數(shù)模信號轉(zhuǎn)換的設(shè)備，承擔(dān)輸出顯示圖形的任務(wù)。顯卡接在電腦主板上，它將電腦的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號讓顯示器顯示出來，同時顯卡還是有圖像處理能力，可協(xié)助CPU工作，提高整體的運行速度。對于從事專業(yè)圖形設(shè)計的人來說顯卡非常重要。下面以最常見的NVIDIA獨立顯卡為例，教大家如何判斷顯卡性能。

顯卡分為NVIDIA和AMD兩個品牌，兩個品牌的命名規(guī)則如下：

1、Nvidia顯卡

(1)從高到低的顯卡系列是：GTX系列、GTS系列、GT系列、GF系列以及iris集成顯卡系列。另外還包括為專業(yè)工作站而設(shè)的Quadro顯卡系列(這個系列市場上見的不多，基本數(shù)字越大性能越高)

(2)不同的系列命名規(guī)則是一樣的，以GTX980Ti為例。首先數(shù)字9表示的是GTX系列第九代顯卡，核心是GM204。后面的數(shù)字8就表示在這一代顯卡里面的定位，一般在5一下的是屬于中低端顯卡，比如GT740就是第七代的中低端顯卡;而7及以上的就是高端顯卡，如GTX 970。

2、AMD顯卡：以前使用的是Radeon

HD命名，最新出了以RX系列命名的顯卡。

(1)R系列的顯卡分為三種：RX5700XT表示高端顯卡，如RX 5700和RX 5700XT;RX580表示中端顯卡，如RX560;R5表示的是低端的入門級獨立顯卡，如R5 230。

(2)舊的命名方式更好判斷性能，以HD7950為例，首先數(shù)字7表示AMD第七代顯卡，一般最新的一代在架構(gòu)上有進步，性能會更好一些。后面的9表示的是在第七代顯卡中的性能定位，8和9屬于高端顯卡，6和7屬于中端顯卡，5及以下的就屬于低端顯卡。

看顯卡好壞，最直觀最方便的則是看顯卡天梯圖，詳見最新「顯卡天梯圖。

三、主板

主板不像CPU和顯卡一般有明顯的性能差異，你買了更高端的CPU和顯卡就能享受更強的性能，但主板是一個載體，一個支撐所有硬件的骨架，只有根據(jù)CPU兼容性和是否支持超頻，來合理搭配、選擇適合自己的主板才能獲得更好的使用效果。

四、內(nèi)存·

內(nèi)存是用來暫時存放 CPU 運算數(shù)據(jù)的硬件，我們大可把它理解為“ 為程序運行提供的空間”，越大越好，如今裝機標(biāo)配8GB大內(nèi)存，大型游戲或者專業(yè)設(shè)計則建議上16GB大內(nèi)存，下面我們用金士頓的內(nèi)存條來舉例子。

內(nèi)存

五、硬盤

目前，硬盤分為機械硬盤和固態(tài)硬盤。簡單來說，機械硬盤讀寫速度慢、容量大、價格便宜、數(shù)據(jù)恢復(fù)方便、但比較笨重，不抗震，適用于存放較多文件;固態(tài)硬盤讀寫速度快，又輕又小，但價格很貴，適用于多系統(tǒng)安裝，保證開機速度、系統(tǒng)流暢度。

硬盤

由于固態(tài)硬盤體驗更好，如今SSD早已經(jīng)是主流電腦的標(biāo)配。不過，需要注意的是，常見固體硬盤又分M.2和SATA接口，M.2NVME接口固態(tài)硬盤速度最快，價格相對也更高，適合追求高速的朋友推薦，普通用戶一般買SATA固態(tài)硬盤就夠了，價格便宜，兼容性強。

M.2固態(tài)硬盤最小是10Gb/s，大的達到了32Gb/s，普通的SSD盤SATA3.0帶寬是6Gb/s，機械硬盤HDD速度在100MB/s左右，在讀寫速度方面M.2 明顯超越了普通 SATA SSD和HDD硬盤的;

與MSATA相比，M.2主要有兩個方面的優(yōu)勢。第一是速度方面的優(yōu)勢。M.2接口有兩種類型：Socket 2和Socket3，其中Socket2支持SATA、PCI-E X2接口，而如果采用PCI-E×2接口標(biāo)準(zhǔn)，最大的讀取速度可以達到700MB/s，寫入也能達到550MB/s。而其中的Socket 3可支持PCI-E×4接口，理論帶寬可達4GB/s。

六、機箱電源

機箱方面，主要是外觀部分，根據(jù)自己的喜歡，選擇就可以了。當(dāng)然，如果是想要體驗水冷，在買機箱的時候，則需要注意下機箱是否支持水冷散熱器等。

一般的機箱水冷一般支持到240MM，也就是雙風(fēng)扇水冷，如果要使用360MM水冷的話建議詢問一下購買客服，或者自己上網(wǎng)定制。機箱的大小也要考慮到自己的各種硬件能否容納，比如說三風(fēng)扇顯卡，以及大型主板、塔式風(fēng)冷散熱，小機箱可能無法安裝。

電源則相當(dāng)于電腦的心臟，為電腦各硬件供電。雖然電源在主機硬件中不起眼，但其穩(wěn)定在起著至關(guān)重要的作用，低價山寨電源偷工減料厲害，容易導(dǎo)致電腦頻繁死機，甚至燒壞硬件。因此，買電源不僅僅是主看額定功率大小，還要看電源的穩(wěn)定性與質(zhì)量，一般強烈建議推薦品牌主流型號電源，以保證穩(wěn)定與耐用。

80PLUS認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

上圖為電源的80PLUS認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，一般最低保證選用白牌以上的電源，用的比較放心，質(zhì)量也可以得到保證。

電源還分為全模組與非全模組電源：

全模組電源

非全模組電源

全模組與非模組電源的區(qū)別：

1、外觀上不同

非模組電源從內(nèi)部引出一大堆供電線，模組電源則是用模組接口板代替。拆開電源后，可以看到，非模組電源的供電線直接從PCB板上引出，而模組電源則是把從PCB板引出來的供電線在輸出接口處連接到模組板。

2、工作效率不同

非模組電源的PCB板和供電線只有一個連接點，所以損耗很低。但是模組電源的PCB板和連接到主機的供電線之間有兩個連接點，由于多了連接點，因此損耗更高。同規(guī)格下模組電源的效率要比非模組電源低了一點。

3、轉(zhuǎn)換效率不同

實際功率越高，模組電源的損壞也會提高，比如市電下負(fù)載百分百的模組電源，要比非模組低了0.6%左右，不同的電源表現(xiàn)不同，但同樣狀態(tài)下，模組電源確實要比非模組電源的轉(zhuǎn)換效率更低。

芯片背后的這些硬件知識你都學(xué)會沒有?

前言

我們都知道芯片，也知道芯片技術(shù)在21世紀(jì)是最重要的技術(shù)之一，但很少有人能知道芯片技術(shù)的一些細(xì)節(jié)，如芯片是如何構(gòu)造的、為什么它可以運行程序、芯片又是如何被設(shè)計制造出來的等等。本文就嘗試從最底層的二極管開始，逐一講講二極管、mos管、邏輯門電路、集成電路、大規(guī)模集成電路是如何逐步構(gòu)造成我們所熟知的“芯片”。

二、從二極管到邏輯門電路

二極管

二極管是大家熟知的基本器件之一，可以說二極管的發(fā)明和大規(guī)模使用是現(xiàn)代工業(yè)騰飛最重要的基礎(chǔ)之一。二極管的特性就是電流單向?qū)?，如下圖所示，一般情況下電流只能從A到B而不能從B到A，且這種單向?qū)ㄟ€有個特點就是施加的電壓必須大于某個數(shù)值，如硅二極管為0.5V才能導(dǎo)通，且導(dǎo)通后繼續(xù)增加電壓會導(dǎo)致電流大幅增加(相當(dāng)于電阻下降)。

在邏輯上可以這樣理解：施加在二極管上的電壓小于0.5V時它是不通電的(表現(xiàn)為極高的電阻)，當(dāng)電壓等于0.5V時二極管突然就導(dǎo)通了(表現(xiàn)為極低的電阻)。所以我們總結(jié)一下二極管的特性：

1、只能單向?qū)?/p>

2、施加電壓低于0.5V時完全不導(dǎo)通

3、施加電壓等于0.5V時突然完全導(dǎo)通

事實上，科學(xué)家們正是利用上述的簡單特性構(gòu)建了龐大復(fù)雜的電子世界。

三極管

在二極管的基礎(chǔ)上，科學(xué)家們進一步研究出了三極管。三極管的特點就是增加了一極，不由施加在兩端的電壓大小決定是否導(dǎo)通，加入了第三極，使用三極間壓差來決定是否導(dǎo)通。如下圖所示，工作時b、c、e極都施加了一定的電壓，這里不探究具體電壓差是如何導(dǎo)致c、e間導(dǎo)通的，簡單來說就是通過各極間壓差實現(xiàn)c、e間先是逐漸導(dǎo)通(表現(xiàn)為壓差增大電流增大)，而后變?yōu)橥耆珜?dǎo)通(表現(xiàn)為壓差增大而電流不變)。且這種特性也是挑方向的，只能是c到e的導(dǎo)通而不能是e到c的導(dǎo)通(即施加反向電壓再高也不會反向?qū)?。

邏輯上我們可以做如下總結(jié)：

1、只能c到e導(dǎo)通(反向施加電壓無法反向?qū)?

2、壓差低于某值A(chǔ)時完全不導(dǎo)通(無電流)

3、壓差高于某值A(chǔ)時逐漸導(dǎo)通(電流隨壓差增大)

4、壓差高于另一值B時完全導(dǎo)通(電流不隨壓差變化)

邏輯門電路

了解了基本器件后，我們再來說說數(shù)學(xué)。在數(shù)學(xué)上我們有三個基本邏輯：與、或、非。

與(&)：0&0=0、1&0=0、0&1=0、1&1=1

或(|)：0|0=0、1|0=1、0|1=1、1|1=1

非(!)：!0=1、!1=0

科學(xué)家們使用二極管、三極管、電阻、電容在電路上實現(xiàn)了上述的三個基本邏輯，具體表現(xiàn)為：

1)與門：A、B兩端同時輸入5V則L端輸出5V，否則L端輸出0V

2)或門：A、B任意一端輸入5V則L端輸出為5V，A、B端同時為0V時L端輸出為0V

3)非們：A端輸入5V則L端輸出0V，A端輸入0V則L端輸出5V

這里我們就不探究邏輯門的具體原理了，大家只要知道二極管、三極管的物理特性使得這種邏輯電路運行的非常穩(wěn)定，以非門為例，當(dāng)A端輸入小于5V時L端輸出穩(wěn)定為5V，當(dāng)A端等于5V時L端會立即輸出為0V(這里忽略了很多電路細(xì)節(jié)和器件特性)。為便于使用，科學(xué)家們使用符號將這三個邏輯門進行了抽象：

為便于使用，我們將其進一步抽象，如下圖所示：

從數(shù)學(xué)上來說，所有復(fù)雜的邏輯式最終都可以分解為最基本的三個邏輯組合，我們先溫習(xí)一下高中的代數(shù)課：

那在電路上，是不是就可以使用與、或、非這三個基本的邏輯門電路來分解?

三、從邏輯運算到電路運算

以加法為例

下圖是二進制加法的真值表，S是A+B，C是進位。

科學(xué)家們使用邏輯式來總結(jié)了這個真值表，從真值表到邏輯式的轉(zhuǎn)化是高中代數(shù)的基本內(nèi)容。

我們發(fā)現(xiàn)，S和C的輸出可以由A與B的邏輯運算得到(一個異或門、一個與門)。那么，如果我們使用邏輯電路來實現(xiàn)邏輯運算，是不是就可以用電路來實現(xiàn)加法?

第一步，我們先用邏輯符號來繪制上述的公式：

第二步，將邏輯符號轉(zhuǎn)為電路(沒找到半加器電路，這個是全加器)：

第三步，焊接物理電路

邏輯疊加

通過加法的例子我們實現(xiàn)了從邏輯到電路的轉(zhuǎn)變，根據(jù)這個原理我們可以簡單的實現(xiàn)：

1)減法器

2)乘法器

3)除法器

4)8位加法器

實際上我們發(fā)現(xiàn)所有的運算都是邏輯的疊加，邏輯最終可以轉(zhuǎn)化為電路，所以我們可以得出結(jié)論：所有的運算最終都可以使用電路實現(xiàn)。

四、從電子電路到集成電路

龐大的電子計算機

前面的內(nèi)容，我們知道了所有邏輯運算都可以使用電路實現(xiàn)，那么加法器、減法器、乘法器、除法器都是可以實現(xiàn)的，事實上一開始的“計算機”就是用于做這些加減乘除運算。使用邏輯門的好處顯而易見，所有邏輯疊加問題都可以用電路的“疊加”來解決，無論是10位的加法、100位的減法、還是1000位的乘法，理論上來說只要二極管、三極管、電容電阻足夠我們都可以實現(xiàn)。但是隨著計算需求越來越大，計算器的體積變得越來越大，“耗電”成了一個大問題。下圖是第一臺通用計算機ENIAC，它可以每秒5000次加法或400次乘法運算，但是它使用了17,468根真空管(電子管)7,200根晶體二極管，1,500個中轉(zhuǎn)，70,000個電阻器，10,000個電容器，1500個繼電器，6000多個開關(guān)。拋開成本因素，光耗電量就是一個天文數(shù)字。

MOS管與集成電路

體積龐大、造價高昂、耗電量成為制約計算機的核心問題所在，如果有辦法縮小元器件的體積，體積、造價、耗電的問題都迎刃而解了。在這個需求的基礎(chǔ)上集成電路誕生了，它不是使用電路將各種元器件連接起來，而是將各種元器件、線路直接“做”到了硅片上。

下圖是一個典型的PNP三極管示意圖，本質(zhì)上P與N的材質(zhì)是一樣的(硅)，只是摻雜了不同的雜質(zhì)改變了其電特性(二極管、三極管就是這么制造的)。所以有沒有辦法在一片硅上面按需求“做”出P結(jié)、N結(jié)，而后用“線路”將各P結(jié)和N結(jié)連接成電路，只要前期規(guī)劃做好，數(shù)量龐大的三極管、二極管、線路就可以集成到一個硅片上了。

mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管，名字復(fù)雜其實本質(zhì)就是由金屬、氧化物、半導(dǎo)體組成的元器件。前面說到要將三極管、二極管、線路集成到硅片上，其中MOS管中的“半導(dǎo)體”就是P結(jié)或N結(jié)，用來組成三極管或二極管?！敖饘佟本褪沁B接各結(jié)的線路，“氧化物”就是各結(jié)間用以絕緣的隔離層。簡單點說，集成電路就是在硅片上制造了很多的半導(dǎo)體(PN結(jié))、金屬(線路)、氧化物(絕緣層)，這些半導(dǎo)體、金屬、氧化物組成的器件我們稱之為MOS管，無數(shù)MOS管按邏輯電路進行組合就是所謂的集成電路了。

集成電路工藝

現(xiàn)在我們找到了辦法將器件縮小，下一步就是如何實現(xiàn)PN結(jié)、金屬線路、氧化物。下圖是一個典型的PNP晶體管剖面示意圖

在工藝上要做成這樣需要很多步驟，大概有：

1)切割：將工廠生產(chǎn)的硅錠切割成片

2)影?。涸诠杵贤恳粚庸庾栉镔|(zhì)(想象成防護膜)，然后按設(shè)計要求溶解部分光阻物質(zhì)(讓部分區(qū)域露出來)。工藝上是在紫外燈上面加一層有很多孔的遮罩，被紫外燈照射的光阻物質(zhì)就溶解了，沒有照射的地方還有保護。如下圖所示，通過影印將部分光阻清除，露出部分硅片。

3)刻蝕：露出該露的、遮住該遮的部分后，就使用刻蝕技術(shù)將沒被遮住的區(qū)域“蝕”出一個溝，如下圖所示。

4)摻雜：有了溝之后就使用原子轟擊這個“溝”使其摻入雜質(zhì)形成P型襯底

5)沉積：接著在P型襯底上沉積一層N型硅

就這樣反復(fù)影印、刻蝕、摻雜、沉積就得到了我們需要的MOS管。

五、從集成電路到CPU

我們將一塊晶圓上制作了大量MOS管的叫集成電路，MOS管特別多的叫大規(guī)模集成電路，MOS管超級超級多的叫超大規(guī)模集成電路，其實就是工藝進步了。一塊芯片上集成的電子器件越多、電路越復(fù)雜能實現(xiàn)的功能也就越多，所以我們不能只滿足于做加減乘除這樣簡單的運算。但當(dāng)時的科學(xué)家并沒有“未來”的視野，他們當(dāng)時急需的問題不是發(fā)明CPU，而是解決數(shù)據(jù)如何存儲的問題。如果數(shù)據(jù)可以存儲在電路里，那就可以實現(xiàn)很多復(fù)雜的操作，比如簡單的編程。

D觸發(fā)器

為了將數(shù)據(jù)“鎖”在電路里，科學(xué)家們使用邏輯門組成了D觸發(fā)器。其中CP是時鐘控制信號(這里將其當(dāng)做一個控制信號即可)，當(dāng)CP值為1時D輸入一個信號則Q輸出同樣的信號，當(dāng)CP值不為1時D輸入任何信號則Q輸出不變，如此就實現(xiàn)了將D信號“鎖”在了Q。

寄存器

數(shù)個D觸發(fā)器的組合就實現(xiàn)了一個寄存器，如下圖所示就是一個4位寄存器，可以存儲一個4位的數(shù)據(jù)，如“0101”：

根據(jù)寄存器的工作內(nèi)容又細(xì)分了：指令寄存器、程序計數(shù)器、地址寄存器、通用寄存器等等。

運算器

將數(shù)個寄存器與前面所說的加、減、乘、除計算電路結(jié)合起來就是運算器了，運算器的作用就是對寄存器(一個或多個)中的內(nèi)容進行算數(shù)計算，而后將結(jié)果存入寄存器。

控制器

上圖可以看到，運算器內(nèi)有數(shù)個寄存器，那何時執(zhí)行計算任務(wù)、計算那幾個寄存器的數(shù)據(jù)、最終存儲到哪里呢，這些都由控制器來完成?？刂破饔芍噶罴拇嫫?、指令譯碼器、程序計數(shù)器、堆棧指針、數(shù)據(jù)指針組成，它從指令寄存器中獲取指令而后根據(jù)指令從外部存儲中獲取數(shù)據(jù)、控制運算器執(zhí)行運算、獲取下一步指令等等。這一且都是通過“時鐘控制信號”和復(fù)雜的邏輯運算實現(xiàn)的。

對于時鐘控制信號，可以理解為一個節(jié)拍器，時鐘源向CPU發(fā)送有節(jié)奏的高低電平信號，讓控制器內(nèi)部邏輯電路被激活，該邏輯電路又根據(jù)指令寄存器的內(nèi)容生成各種控制信號指揮運算器讀取數(shù)據(jù)、執(zhí)行運算、讀取下一步指令、存儲計算結(jié)果等等。下圖就是一個完整的控制器與運算器的示意。

存儲器

存儲器又叫高速緩沖存儲器，它的作用就是存儲即將交付CPU處理的數(shù)據(jù)并保存CPU處理的結(jié)果。實際上各種控制信號、數(shù)據(jù)都是放置于存儲器中，控制器從這里獲取下一步的數(shù)據(jù)和指令。

CPU

存儲器、控制器、運算器的結(jié)合就是一個基本的CPU了，等等?似乎CPU沒有什么特殊的功能啊，那它是如何執(zhí)行這么多復(fù)雜工作的呢?實際上CPU的原理就是這么簡單。當(dāng)我們寫好代碼后，編譯器就將這些代碼翻譯成CPU可以識別的數(shù)據(jù)格式，而后按順序放入存儲器中即可，控制器會根據(jù)預(yù)設(shè)的程序按節(jié)奏從存儲器中獲取指令和數(shù)據(jù)，控制運算器處理這些數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)代碼功能。

六、CPU運作示例

為便于理解其工作原理，我們做一個簡單的示例。比如我們寫了一段代碼：

A=1;

B=2;

C=A+B;

輸出C到屏幕

編譯器編譯時可能會做如下翻譯：

1)將0001放入寄存器A、將0010放入寄存器B

2)執(zhí)行寄存器A+寄存器B，結(jié)果放入寄存器C

3)讀取屏幕顯示器的存儲地址，放入寄存器E

4)根據(jù)寄存器E的數(shù)據(jù)(屏幕顯示器地址)，將寄存器C的數(shù)據(jù)(運算結(jié)果)寫入該存儲地址

至此CPU就實現(xiàn)了一個簡單的計算和屏幕顯示。當(dāng)然具體操作過程可能會比這個復(fù)雜無數(shù)倍。但是CPU的核心功能就是簡單的算數(shù)運算，以及各種數(shù)據(jù)的讀寫。而編譯器的工作就是將復(fù)雜的代碼翻譯成簡單的算數(shù)運算和數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)移動。

七、總結(jié)

第4篇：電腦硬件入門知識范文

關(guān)鍵詞：特征建模 Rhino 軟件 教學(xué)研究

中圖分類號：U462；TP391.72 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）03-0000-00

1 引言

計算機三維建模是高校設(shè)計類專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能之一，目前各高校在計算機三維軟件教學(xué)中，普遍講授《Rhino》軟件。Rhino，又叫犀牛，是由美國Robert McNeel公司于1998年推出的一款基于NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline，非均勻有理B樣條曲線）為主的三維建模軟件[1]。它是一個“平民化”的高端軟件，對電腦硬件要求不高，其體積小，全部安裝完畢才一百多兆，功能卻很強大，其渲染的圖像真實品質(zhì)已非常接近高端的渲染器。Rhino不但用于工業(yè)設(shè)計，更可為各種卡通設(shè)計、場景制作及廣告片頭打造出優(yōu)良的模型，因此Rhino 在設(shè)計實踐中倍受設(shè)計人員的青睞，尤其是在曲線曲面眾多的工業(yè)產(chǎn)品建模中。目前最新的版本為Rhino V5.10[2]。在Rhino軟件的實際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍感覺Rhino軟件入門簡單，做實例難，經(jīng)理論總結(jié)和實踐檢驗，在教學(xué)中引入了基于特征的建模方法。

2 基于特征的建模技術(shù)概述

特征是一系列具有特定關(guān)系的幾何或拓?fù)湓亍Ｋ磉_一定的功能語義，是產(chǎn)品非幾何信息的載體，隱含一定的工程知識，供設(shè)計者使用以表達設(shè)計意圖和思想。

特征的分類方法很多， 從特征建模角度出發(fā)可以將零件特征分為形狀特征、精度特征、材料特征和裝配特征等。其中，形狀特征是主體和非幾何特征信息的載體，非幾何特征信息作為屬性或約束附加在形狀特征的組成要素上。形狀特征可以分為主形狀特征和輔形狀特征。其中主形狀特征用于構(gòu)造零件的主體形狀（ 如圓柱體、圓錐體等） ， 輔形狀特征用于對主特征的局部修飾（ 如倒角、中心孔等）。

基于特征的設(shè)計（ Design by Features） 利用特征進行零件設(shè)計， 預(yù)先將大量的標(biāo)準(zhǔn)特征或用戶自定義的特征存儲進特征庫， 在設(shè)計階段調(diào)入特征庫中的特征， 將之作為基本建模單位進行建模， 再逐步輸入幾何信息、工藝信息建立零件的特征數(shù)據(jù)模型， 并將之存入數(shù)據(jù)庫[3]。

3 基于特征的建模技術(shù)在《Rhino》教學(xué)中的應(yīng)用

Rhino軟件既具有AutoCAD軟件的精確繪圖特性，又具有3ds max軟件方便的三維建模能力，尤其對于復(fù)雜曲線曲面的強大處理能力使其在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中廣受歡迎。但在Rhino軟件的教學(xué)和應(yīng)用中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍感覺Rhino軟件上手容易，獨立操作難，究其原因，主要是因為：NURBS曲線是Rhino的根本和核心，由于NURBS曲線的復(fù)雜性，使得Rhino的操作盡管簡易但是用Rhino建模并不簡易，利用Rhino建模之前必須要對所設(shè)計產(chǎn)品的造型有個系統(tǒng)的把握，即遵循TOP-DOWN的設(shè)計思想。具體設(shè)計過程則遵循：“打點-拉線-鋪面-結(jié)合成體”這樣一個原則[4]。

在具體的教學(xué)實踐中，筆者借鑒了機械設(shè)計中的特征建模技術(shù)，將其引入到Rhino軟件的教學(xué)中，具體流程如下：

3.1 產(chǎn)品特征分析

對常見的工業(yè)產(chǎn)品進行形狀特征分析，就會發(fā)現(xiàn)，一般的產(chǎn)品大都具有以下的主形狀特征：長方體、圓柱體、球體及簡單幾何形體等。輔形狀特征主要有：倒角、圓角、按鈕、旋鈕、窗口、裝飾孔等。如圖1所示。

3.2 主形狀特征建模方法

分析完產(chǎn)品特征后，對于主形狀特征的建模一般有以下方法：（1）用Rhino提供的solid模塊中的12種實體（如：長方體、球體、圓柱體等）直接建模。（2）對于不能用solid實體直接建模的主形狀，可用curve曲線命令繪制模型的二維基礎(chǔ)曲線，編輯好曲線形狀后，靈活運用Rhino中的loft（放樣）、sweep（掃掠）、revolve（旋轉(zhuǎn)）、extrude（延伸）等曲面造型工具來生成產(chǎn)品模型的曲面，這樣就可得到一個大致的模型輪廓。（3）對于更加復(fù)雜的曲線曲面造型，則可利用照片或從網(wǎng)上搜集產(chǎn)品圖片，以得到產(chǎn)品的不同視圖，利用place background bitmap命令將準(zhǔn)備好的產(chǎn)品視圖導(dǎo)入作為背景圖案，然后用align（排列）、move（移動）、scale（比例）等圖片編輯命令將背景圖片調(diào)整到合適位置；如果是進行新產(chǎn)品的設(shè)計，則必須在心里或圖紙上勾勒出產(chǎn)品造型輪廓的結(jié)構(gòu)草圖，再進行放置。然后如上所述對調(diào)整好的三維曲線運用loft（放樣）、sweep（掃掠）、revolve（旋轉(zhuǎn)）、extrude（延伸）等曲面造型工具來生成產(chǎn)品模型的曲面。

3.3輔形狀特征建模方法

主體模型建好后，對于放置其上的輔形狀特征，無論其形狀如何復(fù)雜，從特征角度出發(fā)，無非是凸起或凹進兩種類型，即幾何上的一增一減，如按鈕或沉孔。不管是凸起還是凹進特征，其建模方法通常都是：利用Split（分割）、Trim（修剪）等命令來進行曲面的分解和修剪，然后利用PlanarSrf（平面）、patch（補面）以及旋轉(zhuǎn)建面等方式進行封口，同時將模型中一些尖銳的邊和角倒成圓角。

3.4 修整模型

在所有的主形狀和輔形狀特征都建模完成后，接著要做的工作則是通過join命令把之前生成的各個面分別結(jié)合成一個個整體，最后利用布爾運算命令將它們做Union（并集）、Difference（差集）或Intersection（交集）運算以得到我們需要的形狀。

4 建模實例

以下以西門子S57手機為例介紹基于特征的建模方法在Rhino軟件教學(xué)中的應(yīng)用[5]。

4.1 產(chǎn)品特征分析

仔細(xì)觀察西門子S57手機不同角度的圖片，按照特征分析法可將其形狀特征分為：

4.2 手機主形狀特征建模

以上對手機產(chǎn)品進行特征分析后，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀就了然于心，之后的建模工作就思路清晰。產(chǎn)品主形狀不是標(biāo)準(zhǔn)的基本體，因此不能用Solid模塊中的實體建模。由于已有了產(chǎn)品圖片，因此可利用Rhino中的place background bitmap命令將準(zhǔn)備好的產(chǎn)品視圖導(dǎo)入作為背景圖案。調(diào)整好位置后，參照背景圖片在平面視圖的位置分別繪制出手機的正面、側(cè)面和上面的二維輪廓線以及手機側(cè)面的分模線，并對曲線進行調(diào)整和打斷操作，之后用拉伸建面和網(wǎng)絡(luò)建面的方式建好手機的主體輪廓，具體步驟如圖4所示。

4.3 手機輔形狀特征建模

如圖3所示，該手機輔形狀特征較多，但建模方法大同小異，以下僅以比較典型的上部凸起特征為例介紹其方法步驟。先照主視圖中的背景圖片描畫上部凸起的兩個曲線輪廓，用Split命令將曲面分割，刪除中間凹進部分，對中間橢圓部分取邊后并在頂視圖中畫弧線，之后用Loft（放樣）工具建面，然后對相鄰面進行曲面融合，最后用做倒角的方法做出縫隙即可，具體步驟如圖5所示。

4.4 完成模型

依照上述方法對各個細(xì)節(jié)部分一一完成建模后，對手機各部分進行分層管理，最終渲染之前的三維模型如圖6所示。

5結(jié)語

基于特征的建模是機械設(shè)計中常用的一種建模技術(shù)，在此將其靈活應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的產(chǎn)品建模中，是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式。在以往的Rhino軟件教學(xué)中，通常采用實例教學(xué)法，即教師講授一些典型實例，學(xué)生進行操作練習(xí)，該方法在初學(xué)階段較為實效，對于學(xué)生掌握軟件中的常用命令很有幫助。但在個人獨立建模和創(chuàng)新階段，很多學(xué)生往往不知所措，難以靈活運用所學(xué)知識。“授之于魚，不如授之于漁”，基于特征建模技術(shù)的運用給學(xué)生提供了一種基本的分析和解決問題的思路與方法，使得知識的學(xué)習(xí)和運用更加靈活和自如，學(xué)習(xí)效果自然大有提高。不過，由于該方法應(yīng)用時間還不很長，許多問題還需在以后的教學(xué)實踐中不斷摸索和解決。

參考文獻

[1]段偉.基于Rhino的汽車車身造型設(shè)計[J].科技信息，2012，（32）：515.

[2]陳錫紅. Rhino 5的新特征[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2013，（1）：34-38.

[3]張志剛，曹西京.基于特征的建模技術(shù)[J].機械研究與應(yīng)用，2004，17（5）：21-22.