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个人计算机（PC）由必须考虑特定功能的硬件和软件组成。所有组件都必须兼容才能作为系统工作。PC是根据用户的工作方式和需要完成的工作而构建的。当无法满足工作需要时，可能需要对其进行升级。
计算机机箱是容纳内部计算机组件的外壳。它们具有不同的大小，也被称为外形规格。您选择的机箱会影响可使用的主板和可安装的计算机组件。机箱、主板和电源的外形规格必须兼容。电源是至关重要的组件，用于将交流电源插座提供的电流转换为直流电，供计算机机箱内的许多部件使用。
台式机的机箱可容纳内部组件，比如电源、主板、中央处理器（CPU）、内存、磁盘驱动器和各种各样的适配器卡。
机箱通常由塑料、钢铁或铝制成，提供对内部组件进行支撑、保护和散热的框架。
设备外形规格是指其物理设计和外观。台式机具有各种外形规格，包括卧式机箱、全塔式机箱、紧凑型塔式机箱、一体机。
此外，许多机箱制造商都有自己的命名风格，比如超塔、全塔、中塔、微塔、立方体机箱等。
计算机组件往往会产生大量热量，因此，计算机机箱内含有将机箱中空气排出的风扇。当空气流经发热的组件时会吸收热量，然后排出机箱。此过程可防止计算机组件过热。机箱还具有防止静电损坏的设计，计算机的内部组件通过与机箱的连接来接地。
注 意 计算机机箱也被称为计算机机壳、机柜、塔、外壳，或盒子。
● 卧式机箱 ：这种计算机机箱水平放置于用户桌面上，显示器通常置于其顶部，如图1-1所示，常见于早期的计算机系统。此外形规格通常用于家庭影院PC（HTPC）。
图1-1 卧式机箱
● 全塔式机箱 ：这种立式机箱通常放置于工位或桌子的下方，或者地面上，如图1-2所示。它提供了扩展空间，可容纳附加组件（如磁盘驱动器、适配器卡等）。
图1-2 全塔式机箱
● 紧凑型塔式机箱 ：图1-3显示的是全塔式机箱的较小版本，通常用于企业环境，它也被称为迷你塔式或小尺寸（SFF）型号机箱。它可以放置于用户的桌子或地面上。它提供的扩展空间有限。
图1-3 紧凑型塔式机箱
● 一体机 ：一体机是所有的计算机系统组件都集成到显示器中，如图1-4所示。一体机通常包括触摸屏输入以及内置的麦克风和扬声器。根据不同的型号，一体机提供很少的扩展功能或不提供扩展功能。
图1-4 一体机
电源通常是计算机的外部设备。电源插座提供的是交流电（AC），但是，计算机内部的所有组件都需要直流电（DC）。要获得直流电，计算机需使用图1-5所示的电源将交流电转换成电压较低的直流电。
图1-5 电源
以下是随着时间推移不断发展的各种台式机电源的外形规格。
● 高级技术（ AT ）： 这是旧式计算机系统最初采用的电源，现在已过时。
● AT 扩展（ ATX ）： 这是AT的更新版本，但也被认为已过时。
● ATX12V ： 这是当今市场上最常见的电源。它包括专门为CUP供电的第二个主板连接器。ATX12V有多个版本。
● EPS12V ： 它最初专为网络服务器而设计，但现在在高端台式机型号中也很常用。
电源包括几个不同的连接器，如表1-1所示。这些连接器用于为各种内部组件（如主板和磁盘驱动器）供电，为“锁定”连接器，即它们被设计为仅从一个方向插入。
表1-1 连接器
不同的连接器可提供不同的电压。常见的供电电压有3.3伏、5伏和12伏。3.3伏和5伏电压通常用于数字电路，而12伏电压用于运行磁盘驱动器和风扇中的电机。
电源可能是单导轨、双导轨或多导轨。导轨是电源内部的印制电路板（PCB），与外部电缆连接。单导轨将所有的连接器连接至同一个印制电路板，双导轨将总电流分配到4个电路中，这可以实现更安全的操作，因为您不必通过单导轨强制施加负载，而多导轨印制电路板的每个连接器都有单独的印制电路板。
计算机能够承受电源的轻微波动，但是重大偏差可能会导致电源发生故障。
主板是计算机系统中非常关键的部分，因为它包含关键的计算机组件。主板类型多种多样，具有不同的外形规格。它们被构造为与特定类型的内存（RAM）和处理器一起运行，因此所有组件都必须兼容。
主板也被称为系统板或主机板，是计算机的中枢。主板是一块包含总线（或电气通路）的印制电路板，与电子元件互相连接。这些元件可直接焊接到主板上或使用插座、扩展槽和端口进行添加。
主板上能够添加计算机组件的一些连接，可以在其中添加计算机组件，如图1-6所示，各个组件的介绍如下。
● 随机访问内存（ RAM ） ：这是存储数据和应用程序的临时位置。
● 芯片组 ：由主板上的集成电路组成，可控制系统硬件与CPU和主板交互的方式。它还能确定添加到主板的内存数量以及主板上的连接器类型。
● 基本输入/输出系统（ BIOS ）芯片和统一可扩展固件接口（ UEFI ）芯片 ：BIOS用于帮助启动计算机与管理硬盘驱动器、显卡、键盘、鼠标等设备之间的数据流。最近，BIOS已通过UEFI得以增强。UEFI指定用于启动和运行时服务的不同软件接口，但仍然依赖传统BIOS进行系统配置、加电自检（POST）和设置。
● 中央处理单元（ CPU ） ：它被视为计算机的大脑。
● 扩展槽 ：连接附加组件的位置。
图1-6 主板组件
串行高级技术附件（SATA）是将光驱、硬盘驱动器和固态驱动器连接到主板的磁盘驱动器接口，如图1-7所示。SATA支持热插拔，即能够在不关闭计算机电源的情况下更换设备。
图1-7 串行高级技术附件（SATA）
电子集成驱动器（IDE）是将磁盘驱动器连接到主板的老式标准接口，如图1-8所示。IDE使用40针连接器。每个IDE接口最多支持两台设备。
图1-8 电子集成驱动器（IDE）
内部USB使用19引脚连接器将计算机机箱上的外部USB 3接口连接到主板，如图1-9所示。USB 1.1和USB 2连接器有9个引脚。
图1-9 内部USB
图1-10阐明了主板与各种组件的连接方式。大多数芯片组都包括以下两种类型。
● 北桥芯片 ：控制内存和显卡的高速访问，还控制CPU与计算机中所有其他组件通信的速度。显示功能有时已集成在北桥芯片中。
● 南桥芯片 ：可使CPU与速度较慢的设备，如硬盘驱动器、通用串行总线（USB）端口和扩展槽进行通信。
图1-10 主板组件连接方式
主板的外形规格涉及主板的大小和形状。它还描述了主板上不同组件和设备的物理布局。多年来，主板已发展为多种类型。常见的主板外形规格有以下3种。
● ATX 结构 ：这是最常见的主板外形规格。ATX机箱适用于标准ATX主板上的集成I/O端口。ATX电源通过单个20引脚连接器连接到主板。
● Micro-ATX 结构 ：这是一个较小的外形规格，被设计为与ATX向后兼容。Micro-ATX主板通常使用与全尺寸ATX主板相同的北桥芯片组和南桥芯片组以及电源插头，因此可使用许多相同组件。一般而言，Micro-ATX主板适用于标准ATX机箱。但是，Micro-ATX主板比ATX主板小很多，而且扩展槽比ATX主板的少。
● ITX 结构 ：由于非常小巧，ITX外形规格大受欢迎。有许多类型的ITX主板，但是，Mini-ITX是最受欢迎的一种。Mini-ITX主板耗电量小，因此不需要使用风扇进行散热。Mini-ITX主板只有一个用于适配器卡的PCI插槽。使用Mini-ITX外形规格的计算机可放置于不方便使用较大型或噪声大的计算机的地方。
表1-2介绍了这些外形规格的特点。
注 意 区分这些外形规格非常重要。主板外形规格的选择决定了各个组件与其连接的方式、所需的电源类型以及计算机机箱的形状。一些制造商拥有基于ATX设计的专有外形规格，这会使某些主板、电源和其他组件与标准ATX机箱不兼容。
表1-2 主板外形规格
主板被视为计算机的骨干，而中央处理器（CPU）则被视为大脑。在计算能力方面，CPU是计算机系统中最重要的元素。大多数计算都在CPU中进行，因此CPU会产生大量的热量，所以要有一个适当的冷却系统，以有效地将CPU及其他计算机组件保持在安全的工作温度下，以防止损坏或性能下降。
CPU负责解释和执行命令，处理来自计算机其他硬件（如键盘和软件）的指令。CPU对指令进行解释，并将信息输出到显示器或执行请求的任务。
CPU是一个位于CPU封装内的微型芯片。CPU封装通常被称为CPU。CPU封装具有不同的外形规格，每种外形规格都要求主板上配备特定的插槽。常见的CPU制造商有Intel和AMD。
CPU插槽是主板与处理器之间的连接。现代CPU插槽和处理器封装围绕以下架构而构建。
● 引脚栅格阵列（ PGA ） ：PGA如图1-11所示。在PGA架构中，引脚位于处理器封装的底部，使用零插力（ZIF）插入主板的CPU插槽。ZIF是指将CPU安装到主板插座或插槽所需的力量。
图1-11 引脚栅格阵列（PGA）
● 平面栅格阵列（ LGA ） ：LGA如图1-12所示。在LGA架构中，引脚位于插槽而非处理器中。
图1-12 平面栅格阵列（LGA）
电子元件之间的电流流动会产生热量。当保持凉爽时，计算机组件的性能更佳。因此如果不能排出热量，计算机的运行可能会非常缓慢。如果积聚了太多热量，计算机可能会崩溃或者组件受损。因此，必须使计算机保持凉爽。
计算机可使用主动散热和被动散热两种方式来散热。主动散热需要用电，而被动散热不需要用电。被动散热通常涉及降低组件的运行速度或增加计算机芯片的散热器。机箱风扇被视为主动散热。图1-13中显示的是被动散热和主动散热的示例。
图1-13 冷却系统
计算机具有不同类型的内存，这些内存具有不同的外形尺寸和芯片类型。计算机内存组件可以是易失性的，也可以是非易失性的，它可以像随机存取存储器（RAM）那样临时存储信息，也可以像只读存储器（ROM）那样永久存储信息。
计算机可能使用不同类型的内存芯片。但是，所有内存芯片都以字节的形式存储数据。字节是一组数字信息，用于表示字母、数字和符号等信息。具体来说，1字节就是一个8位二进制数据块，以0或1的形式存储于内存芯片中。
● 只读存储器： ROM芯片是一种基本的计算机芯片。ROM芯片位于主板和其他电路板上，其中包含可由CPU直接访问的指令。ROM中存储的指令包括基本的操作指令（如启动计算机和加载操作系统）。ROM是非易失性存储器，也就是当计算机关闭时，内容不会被删除。
● 随机存取存储器（ RAM ）： RAM是CPU工作时访问的数据和程序的临时工作存储器。与ROM不同，RAM是易失性存储器，也就是说，每次计算机断电时内容都将被删除。
在计算机中添加更多内存可提升系统性能。例如，更多的内存会增加计算机保留和处理程序及文件的内存容量。当内存不足时，计算机必须在内存和较慢的硬盘驱动器之间交换数据。可安装内存的最大数量取决于主板。
下面介绍ROM的类型。
● 只读存储器（ ROM ）： 信息在制造ROM芯片时被写入。ROM芯片不可删除或重写，现已不再使用，但术语ROM仍用于指任何只读存储器芯片类型。ROM如图1-14所示。
图1-14 只读存储器芯片（ROM）
● 可编程只读存储器（ PROM ）： 信息在出厂后被写入。PROM出厂时内容空白，可在需要时由PROM编程器完成编程。通常，这些芯片无法擦除数据，并且只能编程一次。PROM如图1-5所示。
图1-15 可编程只读存储器（PROM）
● 可擦可编程只读存储器（ EPROM ）：EPROM 是非易失性存储器，但可通过暴露于强紫外线下来擦除数据。EPROM通常在芯片顶部有一个透明的石英窗口，如图1-16所示。持续擦除和重新编程最终可能会导致芯片无法使用。
图1-16 可擦可编程只读存储器（EPROM）
● 带电可擦可编程只读存储器（ EEPROM ）： 信息在出厂后被写入，而无须将其从设备中移除。EEPROM芯片也称为快闪ROM，因为其内容可以快速删除。EEPROM通常用于存储计算机系统的BIOS（见图1-17）。
图1-17 带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）
表1-3列出了不同类型的RAM。
表1-3 RAM的类型
早期的计算机将内存作为单个芯片安装于主板上。单个内存芯片（被称为双列直插式封装芯片）不容易安装而且通常不牢固。为解决此问题，设计师将内存芯片焊接到电路板上，创建一个内存模块，然后将内存模块置于主板上的内存插槽中。
不同类型的内存模块如下。
● 双列直插式封装（ DIP ） ：单个内存芯片。DIP有两排用来将其连接到主板的引脚，如图1-18所示。
图1-18 双列直插式封装（DIP）
● 单列直插式内存模块（ SIMM ） ：固定数个内存芯片的小电路板，如图1-19所示。SIMM有30引脚配置及72引脚配置。
图1-19 单列直插式内存模块（SIMM）
● 双列直插式内存模块（ DIMM ） ：固定SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM和DDR4 SDRAM芯片的电路板，如图1-20所示。有168引脚的SDRAM DIMM、184引脚的DDR DIMM、240引脚的DDR2和DDR3 DIMM，以及288引脚的DDR4 DIMM。
图1-20 双列直插式内存模块（DIMM）
● 小型 DIMM （ SODIMM ） ：具备支持32位传输的72引脚和100引脚的配置，或者支持64位传输的144引脚、200引脚、204引脚和260引脚的配置。这个外形较小、压缩程度更高的DIMM版本提供随机访问数据存储，适用于需要节约空间的便携式计算机、打印机和其他设备。SODIMM如图1-21所示。
图1-21 小型DIMM（SODIMM）
注 意 内存模块可以是单面，也可以是双面。单面内存模块将RAM仅放置于模块的一个面上；双面内存模块的两个面上均包含RAM。
内存的速度直接影响给定时间内处理器能够处理的数据量。随着处理器速度的提高，内存速度也必须提高。通过多通道技术可以增加内存吞吐量。标准的内存为单通道，这意味着所有的内存插槽都在同时寻址。双通道内存增加了第二条通道，可同时访问2个模块。三通道内存增加了第三条通道，可同时访问3个模块。
最快的内存通常是静态RAM（SRAM），它是一种用于存储CPU最近使用的数据和指令的缓存内存。与较慢的动态RAM（DRAM）或主内存相比，SRAM在检索数据时为处理器提供了更快的数据访问速度。
缓存内存分为以下3种类型。
● L1缓存是内部缓存并已集成到CPU中。CPU可以具有各种型号，每种型号都具有不同容量的L1缓存。
● L2缓存是外部缓存，最初安装在CPU旁的主板上。L2缓存现在集成在CPU中。
● L3缓存用于某些高端工作站和服务器CPU。
当数据在芯片中未正确存储时，会出现内存错误。计算机使用不同的方法来检测和纠正内存中的数据错误。内存错误的检查和纠正有以下3种类型。
● 非奇偶校验内存不检查内存中的错误。非奇偶校验RAM是用于家庭和企业工作站中最常见的RAM。
● 奇偶校验内存包含8个数据位和1个错误校验位。错误校验位被称为奇偶校验位。
● 纠错码（ECC）内存可检测内存中的多位错误并可纠正内存中的一位错误。在用于财务或数据分析的服务器上，可能需要ECC内存模块。
适配器卡是计算机中用于改善系统性能和兼容性的外围硬件。在主板上有各种扩展槽，可为各种类型的适配器卡提供到系统总线的连接，从而扩展系统性能。不同类型的适配器卡和扩展槽如下。
适配器卡通过为特定设备添加控制器或更换故障端口来增强计算机的性能。适配器卡有很多种，可用于扩展和定制计算机的功能。
● 声卡： 提供音频功能。
● 网卡（ NIC ） ：使用网线将计算机连接到网络。
● 无线网卡 ：使用射频将计算机连接到网络。
● eSATA 卡 ：通过单个PCI Express插槽，为计算机添加额外的内部和外部SATA端口。
● 采集卡 ：将视频信号发送到计算机，以便通过视频采集软件将信号记录在存储驱动器中。
● 电视调谐卡 ：通过连接有线电视、卫星或已安装调谐卡的天线提供观看和录制电视信号的功能。
● 通用串行总线（ USB ）控制器卡 ：提供额外的USB端口，将计算机连接到外围设备。
● 显卡 ：提供视频功能。
图1-22展示了其中的一些适配器卡。值得注意的是，有些适配器卡可以集成到主板上。
图1-22 适配器卡
注 意 较旧的计算机也可能配备调制解调器适配器、加速图形端口（AGP）、小型计算机系统接口（SCSI）适配器等。
计算机的主板上有安装适配器卡的扩展槽。适配器卡的连接器类型必须与扩展槽的类型相匹配。表1-4展示了有关扩展槽的更多信息。
表1-4 扩展槽
存储驱动器从磁性、光学或半导体存储介质中读取信息或将信息写入其中。这些驱动器可用于永久存储数据或从介质磁盘检索信息。
有许多类型的设备可用于PC上的数据存储。数据驱动器可实现数据的非易失性存储，这意味着当驱动器断电时，数据会保留下来，并在下次驱动器通电时仍然可用。某些驱动器具有不可移动介质，而其他驱动器具有可移动介质。有些提供数据读取和写入功能，有些则只可读取数据，而不可写入数据。根据存储数据介质的不同，可以将数据存储设备分为以下几种：磁盘驱动器（如HDD和磁带机）、固态驱动器和光驱，如图1-23所示。
内部存储设备使用串行ATA（SATA）连接到主板。SATA标准定义了数据的传输方式、传输速率以及电缆和连接器的物理特征。
图1-23 数据存储设备
SATA标准有3个主要版本：SATA 1、SATA 2和SATA 3。这3个版本的电缆和连接器相同，但是数据传输速率不同。SATA 1可实现1.5 Gbit/s的数据传输速率，SATA 2的数据传输速率可达到3 Gbit/s，而SATA 3的数据传输速率最快，可高达6 Gbit/s，如表1-5所示。
表1-5 存储设备接口
注 意 传统内部驱动器的连接方式包括被称作电子集成驱动器（IDE）和增强型电子集成驱动器（EIDE）的并行ATA标准。
小型计算机系统接口（SCSI）是主板和数据存储设备之间的另一个接口。这是一种较老的标准，最初使用并行数据传输，而非串行数据传输。现已开发出新版本的SCSI，被称作串行连接SCSI（SAS）。SAS是用于服务器存储的常用接口。
有一种存储方式是将二进制值表示为磁介质的磁化或非磁化物理区域，使用机械系统定位和读取介质，这种存储方式便是磁介质存储。以下是磁介质存储驱动器的常见类型。
● 硬盘驱动器（ HDD ）： HDD是多年来一直被使用的传统磁盘设备。其存储容量的范围从数千兆字节（GB）到太字节（TB）不等。其速度以每分钟的转数（RPMG r/min）来测量，该速度表示主轴带动保存数据的盘片旋转的速度。主轴的速度越快，硬盘驱动器可在盘片上查找数据的速度就越快。这可以对应于更快的传输速度。常见硬盘驱动器的主轴速度值包括5400、7200、10000和15000。HDD具有4.6厘米、6.4厘米和8.9厘米的外形规格。8.9厘米是个人计算机的标准外形规格。6.4厘米的HDD通常用于移动设备。4.6厘米的HDD用于便携式媒体播放器和其他移动应用程序，但在新型设备中很少使用。
● 磁带驱动器： 磁带最常用于存档数据。它们曾经在PC备份的时候很有用处，但随着HDD的价格越来越便宜，如今经常使用外置HDD驱动器进行PC备份。但是，企业网络中仍使用磁带备份。磁带机使用读/写磁头和可拆卸磁带盒。尽管使用磁带驱动器进行数据检索非常快，但是查找特定数据却很慢，因为查找数据时磁带是缠绕在转轴上的。常见的磁带存储容量从几GB到数TB不等。
注 意 较旧的计算机仍可能包含传统存储设备，如软盘驱动器。
固态驱动器（SSD）将数据作为电荷存储在半导体闪存中。这使SSD的速度比磁性HDD的速度快得多。SSD存储容量从约120 GB到数TB不等。SSD无活动部件，无噪音，更节能，而且比HDD产热更少。由于SSD没有会发生故障的运动部件，因此被认为比HDD更可靠。
SSD有3种外形规格。
● 磁盘驱动器外形规格 ：类似于HDD，其中半导体内存位于可像HDD一样安装在计算机机箱内的密闭封装中，其大小可以是4.6厘米、6.4厘米和8.9厘米，但4.6厘米的情况很少见，图1-24（a）所示为6.4厘米的磁盘驱动器。
● 扩展卡 ：像其他扩展卡一样直接插入主板并安装在计算机机箱中，如图1-24（b）所示。
● mSata 或 M.2 模块 ：这些封装可能使用特殊的插槽。M.2是计算机扩展卡的标准，如图1-24（c）所示。它是指定扩展卡物理方面（如连接器和尺寸）的一系列标准。
图1-24 SSD外形规格
图1-25显示的是与8.9厘米磁性HDD相比之下的6.4厘米和M.2外形规格。
图1-25 数据存储设备规格
非易失性快速存储器（NVMe）规范是专门为允许计算机提供SSD、PCIe总线和操作系统之间的标准接口来更好地利用SSD的功能而开发的。NVMe允许合规的SSD驱动器无须特殊驱动程序即可连接到PCIe总线，就像USB闪存驱动器无须在多台计算机中安装即可用于各台计算机中一样。
最后，固态混合硬盘（SSHD）是磁性HDD和SSD之间的一个折中，SSHD驱动器比HDD快，但是比SSD便宜。它将磁性HDD与用作非易失性缓存的板载闪存相结合。SSHD驱动器会自动缓存频繁访问的数据，这可以加快特定操作的速度，比如操作系统的启动。
光存储设备是一种能够读取的外围计算机部件，它可以使用激光读取 CD-ROM 或其他光盘来存储和检索保存的数据。
光驱是一种使用激光在光介质上读写数据的可移动介质存储设备，其被开发的目的是克服可移动磁介质（如软盘和盒式磁性存储设备）的存储容量限制。图1-26显示的是内置光驱。
图1-26 内置光驱
光驱的类型有以下3种。
● 光盘（ CD ） ：音频和数据。
● 数字通用光盘（ DVD ） ：数字视频和数据。
● 蓝光光盘（ BD ） ：高清数字视频和数据。
CD、DVD和BD介质可以是预录制（只读）、可录制（写入一次）或可重新录制（多次读取和写入）类型。此外，DVD和BD介质可以是单层（SL），也可以是双层（DL）。DL介质的容量大约是单张光盘容量的两倍。
表1-6描述的是各种类型的光介质及其大致存储容量。
表1-6 光介质类型
本小节将描述并标识用于在计算机内部和外部连接外围设备的通用电缆和端口。
视频接口将显示器电缆连接到计算机，传输模拟信号、数字信号或两者都传输。计算机创建的是数字信号。数字信号发送到显卡上，然后通过电缆传输到显示器。
（1）数字视频接口
数字视频接口（DVI）通常为白色，如图1-27所示，此适配器包括用于数字信号的多达24个引脚（3排，每排8个），用于模拟信号的多达4个引脚，以及1个名为接地排的平引脚。
图1-27 数字视频接口（DVI）
（2）显示端口
显示端口是一种专门用于连接高端图形PC、显示器以及家庭影院设备的端口技术，如图1-28所示。
图1-28 显示端口
（3）高清多媒体接口
高清多媒体接口（HDMI）专为高清电视开发，但其数字功能使其成为计算机的良好候选接口。HDMI如图1-29所示。
图1-29 高清多媒体接口（HDMI）
（4）Thunderbolt 1或者2
Thunderbolt支持高速连接外围设备，比如硬盘驱动器、RAID阵列和网络接口，可以使用DisplayPort协议传输高清视频。Thunderbolt 1或者2如图1-30所示。
图1-30 Thunderbolt 1或者2
（5）Thunderbolt 3
Thunderbolt 3与USB-C使用相同的适配器。它的带宽是Thunderbolt 2的两倍，功耗更低，并且可以为两个4K显示器提供视频。Thunderbolt 3如图1-31所示。
图1-31 Thunderbolt 3
（6）视频图形阵列
视频图形阵列（VGA）是一种适配器，此适配器用于模拟视频。其具有3排共15个引脚，也被称为DE-15或HD-15适配器。VGA适配器如图1-32所示。
图1-32 视频图形阵列（VGA）适配器
（7）美国无线电公司
美国无线电公司（RCA）适配器的中间有一个插头，周围有环，用于传输音频或视频。RCA适配器通常为3个一组，其中黄色适配器传输视频，红色和白色适配器传输左、右声道。RCA适配器如图1-33所示。
图1-33 美国无线电公司（RCA）适配器
计算机上的输入/输出（I/O）端口连接外围设备（如打印机、扫描仪和便携式驱动器）。除之前讨论过的端口和接口外，计算机还可能有其他端口。
（1）PS/2端口
个人系统2（PS/2）端口用于将键盘或鼠标连接到计算机。PS/2端口是6针Mini-DIN凹式适配器，如图1-34所示，其用于键盘和鼠标的端口通常为不同颜色。如果端口未进行颜色标记，请查找端口旁边的鼠标或键盘小图标。
图1-34 PS/2端口
（2）音频和游戏端口
图1-35显示了音频和游戏端口。音频端口将音频设备连接到计算机。模拟端口通常包括一个连接到外部音频源（如立体声系统）的输入端口、一个麦克风端口以及一个连接到扬声器或耳机的输出端口。游戏端口可连接到操纵杆或MIDI端口设备。
图1-35 音频和游戏端口
（3）网口
图1-36显示了网口。网口（也被称为RJ-45或8P8C端口）有8个引脚，用于将设备连接到网络，其连接速度取决于网口的类型。以太网网络电缆的最大长度为100米（328英尺）。
图1-36 网口
（4）SATA
图1-37显示了驱动器电源电缆和串行ATA。串行ATA（SATA）电缆使用7引脚数据线将SATA设备连接到SATA接口。SATA适配器配备L形插槽，因此电缆仅适合一个方向。此电缆不为SATA设备供电，有单独的电源电缆为驱动器供电。
图1-37 驱动器电源电缆和串行ATA
（5）电子集成驱动器
电子集成驱动器（IDE）电缆是用于连接计算机内存储驱动器的扁平电缆。有两种常见的IDE扁平电缆，分别为用于软盘驱动器的34针电缆和用于硬盘驱动器及光驱的40针电缆。
图1-38所示显示了IDE电缆。IDE电缆带有键，因此电缆只能以一种方式插入适配器。
图1-38 电子集成驱动器（IDE）
（6）通用串行总线
通用串行总线（USB）是将外围设备连接到计算机的标准接口，如图1-39所示。USB设备支持热插拔，也就是说，当计算机保持开机状态时，用户可以连接和断开设备。
图1-39 通用串行总线（USB）
当前使用的连接标准有很多，这些标准具备互操作性，但需要专用组件，而这些组件被称为适配器和转换器。
● 适配器 ：这是将一种技术物理连接到另一种技术的组件。例如，将DVI物理连接到HDMI适配器。适配器可以是一个组件，也可以是一条带有不同终端的电缆。
● 转换器 ：转换器与适配器执行相同的功能，还能将信号从一种技术转换到另一种技术。例如，USB 3.0到SATA的转换器可支持将硬盘驱动器用作闪存驱动器。
图1-40显示了一些常见的适配器和转换器。
图1-40 适配器和转换器
输入设备是硬件设备（通常在计算机机箱外部），它们允许输入原始数据供计算机处理，从而允许用户与计算机交互并控制计算机。
输入设备允许用户与计算机通信。下面介绍的是一些早期输入设备。
● 键盘和鼠标 ：这是两种常用的输入设备。键盘通常用于创建文本文档和邮件。鼠标用于导航图形用户界面（GUI）。便携式计算机还配备触摸板，以提供内置键盘和鼠标的功能。键盘是最早期的一种输入设备。
● ADF/ 平板扫描仪 ：图1-41显示了自动送纸器（ADF）/平板扫描仪的示例。这些设备将图像或文档数字化，使用原理是将照片或文档放置在光滑的玻璃表面上，然后扫描头在玻璃下方移动。图像被数字化后将存储为可以显示、打印、邮件发送或修改的文件。其中一些扫描仪具备自动送纸器，可支持多页输入。
图1-41 平板扫描仪
● 操纵杆和游戏手柄 ：图1-42显示了操纵杆和游戏手柄的示例。这些是用于玩游戏的输入设备，游戏手柄可使玩家通过小摇杆和多个按钮控制移动和视图。许多游戏手柄还配备了记录玩家在其上施加压力大小的触发器。摇杆通常用于玩飞行模拟游戏。
图1-42 操纵杆和游戏手柄
● KVM 切换器 ：图1-43显示了KVM切换器的示例。KVM（keyboard,vedio,and mouse）切换器是一种硬件设备，可实现用一套键盘、显示器和鼠标控制多台计算机。对于企业而言，KVM切换器可提供对多个服务器的经济高效访问。家庭用户可使用KVM切换器将多台计算机连接到一套键盘、显示器和鼠标上，从而节省空间。某些KVM切换器具备与多台计算机共享USB设备和扬声器的功能。
图1-43 KVM切换器
一些新输入设备包括触摸屏、触控笔、磁条读取器和条码扫描器。
● 触摸屏 ：图1-44显示了触摸屏的示例。触摸屏是具有触摸或压力感应屏幕的输入设备。计算机接收用户触摸屏幕上特定位置的指令。
图1-44 触摸屏
● 触控笔 ：图1-45显示了触控笔的示例。此设备是一种数字转换器。设计师或艺术家可以通过在一个表面上（可感应笔尖接触的位置）使用一种名为触控笔（像钢笔一样）的工具来绘制蓝图、图像或其他艺术品。一些数字转换器具有多个表面或传感器，并可使用户通过用触控笔在半空执行操作来创造3D模型。
图1-45 触控笔
● 磁条读取器 ：图1-46显示了磁条读取器的示例。磁条读取器用于读取塑料卡（如身份证或信用卡）背面的磁性编码信息。此外，设备顶部显示的是芯片阅读器。对于带芯片的卡片，将卡片插入设备后，设备会读取芯片数据。芯片读取给用户的数据提供更高的安全性，因为每笔交易都是唯一的代码，无法再次使用。
图1-46 磁条读取器
● 条码扫描器 ：图1-47显示了条码扫描器的示例。这种类型的扫描器也被称为价格扫描器，可读取贴在大多数产品上的条形码中包含的信息。它们可以是手持的、无线的，也可以是固定的。扫描器上的光源捕获条形码图像，并将图像转换成计算机可读内容。这种设备通常用于商店收银或用于确定库存。条形码通常只是用于查找信息的数字。例如，图书馆将条形码粘贴到书上，这样当书被借出时，该数字就会被记录在图书馆中。制造工厂通常通过条形码来跟踪库存和设备。
图1-47 条码扫描器
下面是其他一些更加新型的输入设备。
● 数码相机 ：图1-48显示了数码相机的示例。数码相机用于捕获可以存储、显示、打印或修改的图像或视频。
图1-48 数码相机
● 网络摄像头 ：图1-49显示了网络摄像头的示例。网络摄像头是可以集成到计算机中的视频摄像头，也可以是外部设备。它们通常用于召开视频会议或将直播视频上传至互联网。
图1-49 网络摄像头
● 签名板 ：图1-50显示了签名板的示例。这是一种以电子方式捕获签名的设备，使用方式是用触控笔在屏幕上签名。由于电子签名是合法的，因此通常用于确认收货，或者签署协议或合同。
图1-50 签名板
● 智能卡读卡器 ：图1-51显示了智能卡读卡器的示例。这种输入设备通常用于需要对用户进行身份验证的计算机上。智能卡可能像信用卡一样大，内置嵌入式集成电路，该集成电路通常位于智能卡金色接触片的下方。
图1-51 智能卡读卡器
● 麦克风 ：图1-52显示了麦克风的示例。麦克风是一种数字转换器，允许用户对着计算机讲话并对其语音进行数字化处理。语音、音乐或声音可以存储在计算机上进行播放、上传或通过邮件发送。麦克风也可用作游戏和通信软件的输入。
图1-52 麦克风
最新输入设备包括NFC设备和终端、面部识别扫描仪、指纹扫描仪、语音识别器和虚拟现实头戴设备。下面对其一一介绍。
● NFC 设备和终端 ：图1-53显示了NFC设备和终端。近场通信（NFC）轻触支付设备（如信用卡或智能手机）能够读取和写入NFC芯片。这使得支持NFC的终端可以从卡的余额中扣钱。两台支持NFC的设备也可以相互传输数据，比如照片、链接或联系人。
图1-53 NFC设备和终端
● 面部识别扫描仪 ：图1-54显示了面部识别扫描仪的示例。这种生物识别输入设备根据用户独一无二的面部特征来识别用户。许多便携式计算机和大多数智能手机都配备有面部识别扫描仪，用于自动登录设备。面部识别在许多智能手机，甚至某些计算机和平板电脑中变得越来越流行。Microsoft提倡“Windows Hello”，因为它使用面部识别扫描仪或指纹读取器作为生物识别输入。这种设备通常用于确保对设备或位置的安全访问。
图1-54 面部识别扫描仪
● 指纹扫描仪 ：图1-55显示了指纹扫描仪的示例。这种生物识别输入设备根据用户独一无二的指纹特征来识别用户。许多便携式计算机和智能设备都具有指纹识别功能。这种设备通常用于确保对设备或位置的安全访问。
图1-55 指纹扫描仪
● 语音识别器 ：图1-56显示了语音识别器的示例。这种生物识别输入设备根据用户独一无二的语音来识别用户，通常用于确保对位置的安全访问。语音识别也被用于个人助理应用程序的输入，比如Apple的Siri和Amazon的Alexa。
图1-56 语音识别器
● 虚拟现实头戴设备 ：图1-57显示了虚拟现实头戴设备的示例。这些设备通常用于电脑游戏、模拟器和训练应用程序。它们是头戴式设备，为每只眼睛提供单独的图像。大多数头戴设备都包含头部运动和眼球追踪传感器。这种设备也是将视频和音频传送给佩戴者的输出设备。
图1-57 虚拟现实头戴设备
输出设备是一种硬件设备，用于接收从输入中处理的数据，并传递信息以供使用。用户需要输出设备来获得可用格式的已处理数据。
输出设备从计算机中获取二进制信息（1和0），并将其转换为用户容易理解的形式。
图1-58显示了各种输出设备。其中，显示器和投影仪这两种输出设备可以为用户创建视觉和音频信号。虚拟现实（VR）和增强现实（AR）头戴设备是另一类输出设备。打印机是可以将计算机文件打印出来的一种视觉输出设备。扬声器和耳机是仅生成音频信号的输出设备。输出设备可以使用户与计算机交互。
图1-58 输出设备
大多数显示器都使用3种技术中的一种：LCD、LED或OLED。液晶显示器（LCD）具有两个偏振滤波器，滤波器之间有液晶溶液。电子电流对液晶溶液进行排列，以便光线通过或受阻，从而成像。发光二极管（LED）是一种使用LED背光的LCD显示器。与标准的LCD背光相比，LED具有更低的功耗，面板更薄、更轻、更明亮，对比度也更好。有机发光二极管（OLED）是一种使用一层有机材料的LED显示器，该材料对电刺激作出反应，从而发光。每个像素单独发光，从而形成比LED更深的黑度水平。
大多数投影仪都使用LCD或DLP技术。DLP表示数字光处理。DLP使用带有镜像阵列的旋转色轮。每个镜像对应一个像素，将光反射到投影仪光学器件或远离投影仪光学器件，从而生成具有1024个灰阶的图像。然后，色轮添加颜色数据，以形成投影的图像。不同的投影仪具有不同的流明数，这会影响投影图像的亮度。与DLP投影仪相比，LCD投影仪通常具有更多流明（更亮）。ANSI具有用于测试投影仪的标准化程序。使用此程序测试的投影仪会以“ANSI流明”来描述。投影仪可以根据亮度规格来进行比较。亮度（白光输出）用于测量投射总的光量（单位：流明）。色彩亮度规格使用与测量亮度相同的方法来测量红色、绿色和蓝色。
VR头戴设备可以具有特定的硬件和软件平台。它们可以拴在控制器上，既可以是独立的，也可以是移动的。它们可能具有各种传感器，包括运动、外部视觉定位、摄像头、运动跟踪、加速计、陀螺仪和磁力计。分辨率和刷新率各不相同。
AR头戴设备和智能眼镜具有多种功能。大多数具有照相机、运动传感器、GPS、CPU、电池电源和控制器，许多还具有存储、蓝牙、扬声器和语音控制等功能。Microsoft HoloLens是一款具有集成全息处理单元的头戴设备。
VR使用计算机技术创造模拟的三维环境。用户感觉自己沉浸在“虚拟世界”中，并可对其进行操控。VR头戴设备完全裹住用户脸部的上半部分，不允许四周的任何环境光射入。大多数VR体验都有三维图像，用户感觉其大小就跟实物一样。VR体验还会跟踪用户的运动，并相应地调整用户显示器上的图像。
AR使用类似的技术，不过是在现实世界中实时叠加图像和音频。AR可向用户提供对真实环境信息的即时访问。图1-59显示了AR头戴设备的实例。AR头戴设备通常不会对用户关闭环境光，以确保他们能够看到真实的生活环境。并非所有AR都需要头戴设备，有些AR就可以下载到智能手机上。Pokemon GO是一款早期的AR游戏，利用玩家的智能手机在现实世界中“查看和捕获”虚拟对象。其他AR设备如智能眼镜，其重量要比头戴设备轻得多，通常专为特定受众而设计，比如自行车骑手。
图1-59 AR头戴设备
打印机是一种生成文件硬复制的输出设备。硬复制可能以纸张的形式存在，也可能是3D打印机创建的塑性造型。
图1-60显示的是各种打印机类型。如今的打印机采用有线或无线的形式。它们使用不同的技术来生成用户所看到的图像。所有打印机都需要打印材料（如墨水、碳粉、液态塑料等），以及将材料准确置于纸上或拉伸到所需形状的方式。所有打印机都有必须维护的硬件。大多数打印机也都有驱动程序形式的软件，驱动程序必须保持更新。
图1-60 打印机
扬声器是一种听觉输出设备。大多数计算机和移动设备的音频都支持集成在主板或适配器卡上。音频支持包括允许音频信号输入和输出的端口。声卡有一个用于驱动耳机和外置扬声器的放大器。耳机、耳塞和头戴式耳机都是听觉输出设备。它们可能是有线的，也可能是无线的，有些还支持Wi-Fi或蓝牙功能。