计算机硬件技术理解与应用

计算机技术的不断发展和技术的革新，催生了大量围绕计算机发展起来的新型行业，计算机的应用场景也发生着各种变化。人们对于不同应用场景下的计算机硬件配置有了更高的要求，这就需要计算机从业人员掌握计算机硬件技术，在合理范围内，找到最符合当前状况下的计算机硬件配置。本文主要从硬件的核心技术和日常使用过程中出现的问题及解决办法两个大方面对计算机硬件技术进行简单的阐述。

一、计算机硬件核心技术

计算机硬件泛指计算机中各种电子元器件、机械结构件和配套的物理装置的总和，这些部件共同构成了目前的计算机硬件系统体系结构。现代的计算机体系结构基本遵从冯诺依曼体系结构，主要有数据存储单元、运算单元和输入输出设备单元组成，目前现代化的计算机硬件系统只是在体系结构的细节上对每一部分进行了优化，但是都没有突破冯诺依曼体系的束缚。

其中，存储单元主要有内存和硬盘存储两个部分，内存主要的作用是将运算单元常用的数据和部分指令进行缓存处理，由于内存具有高速的读写性能，因此可以很好的保障运算单元在数据使用过程中的稳定性和流畅性。而硬盘存储因为存储容量大且价格较为低廉，主要用于数据的长期存储上。

计算单元是整个计算机系统的核心部件，主要负责对数据进行运算以及相关指令的执行。现代计算机系统将针对于图形的运算专门形成了图形处理器，用于处理画面显示的图像信息及软件中需要渲染的图形图像信息，该处理器主要进行高精度的浮点型运算，具有很强的计算性能。

而输入输出单元是将用户的数据和指令收集并将处理结果展示出来的单元，主要的输入设备有键盘、鼠标及扫描仪等，输出设备有显示器及打印机等。随着近几年传输介质的不断升级，出现了包括虚拟显示输出设备以及红外线结构扫描仪等输入输出设备，配合高性能的计算机系统，可以将现实环境虚拟成可视化的虚拟环境，完成包括家庭装修等较为复杂的设计工作。

二、计算机硬件故障维护

（一）CPU的维护与故障处理

CPU （Central Processing Unit，CPU）也被称为中央处理器，是计算机运算单元的核心部件，也是计算机系统的核心部件，目前主要由AMD和英特尔两家公司进行CPU的生产工作。由于其结构的特殊性，往往紧紧贴附于主板表面，同时由于工作温度较高，会在CPU核心上封装铜盖，实际使用过程中也会加装体积较大的散热装置。因此，用户很难直接接触到CPU。

而常见的故障也主要表现在，系统在使用过程中出现CPU降低运行时频率，过温等问题。由于CPU物理结构和应用材料的特殊性，其内部结构很难损坏，当CPU温度正常，但是系统无法正常运行的时候，常常是CPU核心周围的供电线路或者CPU自带的电容等出现了问题，此时应及时断开电源，对照主板电路供电图，使用二分法快速定位到故障点，对电容电阻或主板元器件进行更换。

另一方面，有时也会出现CPU过温造成的CPU降频现象，这种现象的主要表现是操作系统异常卡顿，同时，散热风扇异响严重，转速快速提高。这种情况常常出现在常年没有进行硬件系统维护的电脑上，造成了灰尘较多，CPU散热效率低下。此时应该及时进行清灰操作并更换新的散热硅脂，保障硬件系统的正常运行。

（二）主板的维护与故障处理

主板是硬件系统的基座，所有的硬件都需要配合主板进行工作，主板上主要是各种总线及数据线的集合体。主板完成了大部分硬件之间的信息传递和供电工作，在整个计算机系统中占据着重要的地位。

由于主板的物理结构较为特殊，很多电路和跳线均裸露在外，因此，主板的故障是计算机硬件系统故障中最为常见的一种故障。在日常的使用过程中，常常会出现系统意外崩溃或掉电等问题，这个时候首先应该排除主板上的硬件时候插拔牢固，有没有出现跳线松动等问题，这种问题也是在不熟悉硬件系统的计算机用户最长出现的问题之一。

当出现上述问题时，在排除操作系统级别的问题后可以开始着手分析是否是硬件主板的问题。可以先通过目视的方法，观察电容是否有漏液等现象，再通过加电发，观察那些线路异常发热，从而判断出故障原因。需要注意的是，由于主板的很多元器件为了维护方便舍弃了繁重的封装工作，因此在拆机检修主板的过程中，要先释放身体上的静电，最好可以佩戴防静电手环，一端连接人体，另一端准确接地，保障身体上的静电可以快速的导出体外。

（三）常见的硬件故障检查处理方法

随着各大整机供应商和零部件供应商的品质控制做的越来越好，硬件故障相较于计算机发展初期的故障量减少明显，但是随着个人用户组装整机的风潮逐渐兴起，还是用很多用户在组装过程中，或在使用过程中出现硬件故障的问题。

常见的检测方式有清洁法，加电检测法等。清洁法除了清洁机箱中可见的灰尘以外，着重需要注意内存、显卡等与主板连接的连接针脚部位，可以使用橡皮擦对金手指进行清洁，去除表面锈渍，保证硬件与主板的良好连接。另外当出现硬件问题时，通常也可以使用加电自检检测法，打开计算机电源后，会优先进行硬件自检功能，绝大多数厂商的硬件自检通过后会发出“嘟”的声音，代表硬件正常，可以正常启用操作系统等软件功能。当发出不同的声音时，可以参照 BIOS 所发出的故障音对硬件进行排查，可以根据声音的长短和次数来进行故障诊断，并根据主板的使用手册，找到故障原因。

（五）维护技巧和常见问题

在对硬件系统进行检测的过程中，往往需要将硬件拆除，在拆除的过程中要做好防静电工作，可以在拆装过程中将手接触地面等方式，即时将身体上的静电释放，防止静电对主板及相关硬件造成损伤。

维护过程中，有时需要使用U 盘等移动存储设备进行数据交换，在这个过程中，尽量减少热插拔的操作，方式瞬间电流过大造成主板损伤。同时要定期清理机箱中的灰尘，保证硬件表面清洁，防止由于灰尘增多引起的静电反应造成硬件损伤。除尘的另一个作用是保障散热系统的稳定性，防止机箱内部硬件工作温度过高造成的硬件过早老化和故障。

同时，在维护结束后，需要对用户的重要数据进行备份，防止由于以外情况的发生造成数据的丢失。

三、总结

熟悉计算机硬件技术，目的是提高计算机应用能力。不仅仅要熟悉各个硬件模块的功能，还需了解相关最新技术的发展趋势及新标准，利用硬件性能测试方法，能解决在实际使用中出现的问题。