王庆承 袁琦超

摘 要：随着信息时代的到来，计算机被广泛应用于人们工作和生活的各个方面，计算机扮演着越来越重要的角色。了解和掌握计算机的硬件技术，变得非常重要。本文主要介绍计算机硬件的基本结构、最新计算机处理器、最新计算机显卡、最新存储器、最新机箱电源的技术探讨和展望，来帮助人们更好地掌握计算机硬件技术。

关键词：计算机硬件;技术探讨;展望

一、引言

当今社会的发展，计算机技术已经渗透到人们生活的方方面面。掌握计算机技术，也是当代人必须要掌握的一项技能。随着信息技术的发展，特别是硬件技术的发展，对提高我们的工作效率起到越来越重要的作用。掌握好计算机硬件技术，可以发挥计算机硬件的优势，提高工作效率。掌握不好计算机硬件技术，不仅不能提高工作效率，可能对工作效率还会产生负面影响。所以，掌握好计算机硬件技术，是我们现代人，提高工作效率的必要条件。

二、计算机硬件的基本结构

计算机硬件技术，随着时代的发展，也发生了极大的变化。但计算机的硬件结构，一直沿用冯·诺依曼体系结构。一台计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五个部件组成。

（1）运算器。运算器是计算机数据处理的中心，受控制器控制。运算器对存储器中的数据进行处理，把处理完的数据，返回给存储器，它包括算术运算和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除。逻辑运算包括与、非、或、异或等操作。运算器负责对二进制进行运算，运算一次二进制的位数为字长，字长是决定计算机性能的重要技术指标。

（2）控制器。控制器是计算机的指挥中心，负责对计算机中各部件发出控制信号，保证各部件的协调工作。比如，运算器从计算机的哪些部件获得数据进行运算，运算出来的数据又要放到哪些部件中去。这些工作，都是由控制器来完成的。控制器从存储器中每取出一条指令，都要对指令进行分析，再向各部件发出操作命令。接着要从存储器中取下一条指令，完成以上操作。

（3）存储器。存储器作为计算机的存储设备，主要用来存放计算机中的各种数据。计算机把数据放入存储器，我们称它为“写入”。计算机从存储器中取出数据，我们称它为“读取”。写入和读取，都是存储器的基本操作。存储器主要分为主存和外存，主存主要存儲当前运行的程序和数据，断电后会消失。外存主要存放临时不用的数据，断电后不会消失。

（4）输入设备。输入设备是计算机把各种图像、声音、程序、数据等各种信息转换成计算机可以识别的信息设备，是计算机和用户进行沟通的设备。目前主要流行的输入设备为键盘和鼠标。键盘，把一些英文字母、数字、标点符号等信息输入到计算机中，从而向计算机发出各种输入命令。鼠标通过桌面反射的光线传输到鼠标的传感器上，鼠标通过传感器的变化，来判断鼠标的移动。

（5）输出设备。输出设备是计算机通过内部运算，把运算结果转换成人类或其他设备可以识别的信息，包括各种图像、声音、文字等信息。输出设备是外部设备和计算机内部各种设备沟通的桥梁，负责信息格式的各种转换。计算机常用的输出设备，包括显示器和打印机。

三、最新计算机处理器的技术探讨与展望

在近两年来看，桌面处理器市场，主要是AMD公司锐龙5000系列处理器占据着市场主导地位。直到Intel公司在去年推出第十二代酷睿桌面处理器开始，市场的主导地位才重回到Intel公司。Intel第十二代处理器，采用了全新的Intel 7制造工艺，和全新的高性能微架构，采用了性能核和能效核的混合架构，使多线程工作运行得更加高效。Intel第十二代处理器还可以支持DDR5、WIFI6、PCIe5 .0三种最新技术。反观AMD处理器的技术，今年初推出了锐龙6000系列处理器，它也采用了DDR5内存、PCIe4.0的最新技术。AMD处理器为了提升它的性能，采用了容量更大、速度更快的缓存，使它的处理器可以更快地从缓存中提取数据，而不用去其他内存中相对缓慢地提取数据，从而大大提高了处理器的运行速度。随着处理器技术的飞速发展，AMD公司将推出性能更先进的Zen4架构的锐龙7000系列处理器，它将采用PCIe5.0、DDR5、接口为AM5、5nm制造工艺的新技术。Intel公司将发布架构为Raptor  Lake的第十三代酷睿处理器，制造工艺和接口将不变，但缓存容量将会增加。不管哪家公司的处理器更强，最终受益的还是我们的使用者。

四、最新计算机显卡技术探讨与展望

显卡市场，因为和普通用户接触最多的是桌面游戏显卡，本文主要研究桌面游戏显卡。桌面游戏显卡主要由英伟达和AMD两家公司占据着市场。英伟达公司自从前2年发布的RTX 30系列显卡后，已经有两年时间没有新技术更新的。英伟达30系列显卡，主要采用Ampere架构和8nm制造工艺。显卡的性能，很多是由制造工艺决定的。英伟达GTX 10系列显卡，采用的是12nm的制造工艺。显卡的性能除了和制造工艺有关外，还和它的CUDA核心数和显存容量有关。英伟达公司从年初发布RTX 3050显卡，它的CUDA核心数为2560个，显存容量为8GB DDR6显存，主要面向低端市场。英伟达公司还发布了面向高端市场的RTX 3090Ti显卡，它的CUDA核心数为10752个，显存容量高达24GB DDR6显存。反观AMD公司显卡，今年发布了RX6000系列显卡，它依旧采用RDNA 2架构，和前代一样。DX12U、DirectX光线追踪、网格着色器、可变速率着色等技术都得到保留，它依然采用7nm制造工艺。在未来的市场下，英伟达公司将发布RTX 40系列显卡。它的CUDA核心数可能会达到18432个，制造工艺也将进一步提升，将是5nm制造工艺，可能还将采用新的Ada Lovelace架构。反观AMD显卡方面，未来也将发布AMD RX7000系列显卡。AMD显卡将采用5nm制造工艺、支持PCIe5.0接口、支持AM5平台、RDNA3架构、FSR2.0等新技术。随着英伟达显卡和AMD显卡的快速发展，显卡技术也会在将来的自动驾驶领域提供更智能、更舒适的驾驶服务。

五、最新存储器技术探讨与展望

存储器分为内存和外存。本文内存特指内存条，外存主要介绍机械硬盘和固态硬盘的相关技术。内存市场，主要还是DDR4占据市场主导地位。主流内存条容量为2GB、4GB、8GB、16GB，为单条DDR4内存条。从去年开始，市场上出现了DDR5内存条，但因为它容量不高，价格昂贵，性价比不高，还未流行开来。机械硬盘还是SATA3.0接口为主，容量主流为2TB到4TB，日常不太用的冷数据，都会放在机械硬盘上。日常经常用的热数据，就不会放在机械硬盘上，而是放在速度更快的固态硬盘上了。固态硬盘经历了PCIe2.0接口，理论带宽达2GB/s，远远高于机械硬盘的600MB/s，PCIe3.0接口的固态硬盘，理论带宽达4GB/s。PCIe4.0接口的固态硬盘，理论带宽达8GB/s。目前主流的固态硬盘，还是采用PCIe4.0接口。在未来的市场中，内存正在从DDR4接口的内存条，逐步过渡到DDR5接口的内存条，关键要让DDR5的价格降下来。机械硬盘在未来的发展方向，将在容量上进行改变。机械硬盘的容量有望向22TB到24TB发展，技术还是采用更多的碟盘或提高磁盘的密度，来增加硬盘容量，甚至还会出现PCIe接口、支持NVMe协议的机械硬盘。固态硬盘将从现在的PCIe4.0接口发展到PCIe5.0接口。PCIe5.0接口的固态硬盘，理论带宽达16GB/s。将采用堆叠层数的技术来增加固态硬盘的容量，内存颗粒也将迎来DDR5的普及。还将在QoS上发展技术，提高固态硬盘的质量。QoS质量越高，固态硬盘的性能就更稳定。

六、最新机箱电源技术探讨与展望

机箱电源是计算机必不可少的一个部件，它对计算机的运行稳定性，起到至关重要的作用。它和其他家电不同，它有自己一套电源的标准。目前市场上，主流的机箱电源的标准还是以ATX2.31为主。在知道当前电源标准之前，有必要知道它的其他标准特点。在1995年诞生了ATX标准，它由Intel公司推出到市场。它的特点可以通过操作系统对计算機进行关机。2000年2月，推出ATX1.0标准，它增加了P4处理器的电源接头。2000年8月，推出ATX1.1标准，它加强了+3.3V的电流功率，符合AGP显卡的电源要求。2002年发布ATX1.2标准，它取消了-5V的输出，对Power on时间作出了新的规定。2003年4月发布了ATX1.3标准，它增加了SATA设备的电源接头，同时还增加了+12V的输出。2003年6月，发布了ATX2.0标准，增强了+12V的双路输出能力，提高了电源的效率。2004年发布了ATX2.01标准，只调整了+12V输出电流的纹波。2005年发布了ATX2.2标准，它强化了输出电流，电流达2.5A，还调整了电源功率规格。2007年发布ATX2.3标准，规定单路12V可输出20A电流。2008年以后，相继经历了ATX2.31、ATX2.4、ATX2.5、ATX2.52、ATX12V等阶段。展望未来的机箱电源市场，随着独立显卡的功率做得越来越大，如今年英伟达公司新发布的顶级显卡RTX 3090Ti，它的功率可达450W。需要目前的电源提供3个单8Pin电源接头，每个单8Pin电源接头提供150W供电。所以，Intel公司今年又推出了新的电源标准，ATX3.0标准。ATX3.0标准最大的特点，它新增了一个12VHPWR供电接头，电源接头标明150W、300W、450W、600W四个级别。并规定电源最大功率超过450W，必须标配一个12VHPWR供电接头。电源低于450W，不需要配备12VHPWR供电接头。ATX3.0标准还规定，电源关闭后，至少预留2秒以上的风扇运转时间，来保护机箱电源。随着独立显卡的发展，ATX3.0标准也会在未来的市场中发展得越来越普及，近期还是ATX2.31标准和ATX3.0标准共存一段时间。

七、总结

综上所述，计算机技术已经渗透到人们工作和生活的各个领域。学习计算机硬件技术，了解当前和未来的计算机硬件技术，可以有助于人们更好地利用计算机，提高我们的工作效率，改善我们的生活质量。

参考文献：

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