第3 章计算机系统 3.1 实验目的 (1)认识计算机的基本结构及组成。 (2)了解微机各硬件的基本功能及安装过程。 (3)掌握操作系统的安装方法。 3.2 相关知识 3.2.1 计算机硬件组成 微型计算机的硬件主要包括中央处理器(centralprocessingunit,CPU)、内存条、硬 盘、显卡、电源、主板、机箱等。以下简要介绍这些部件: 1.CPU CPU 是计算机系统的运算和控制核心,也是信息处理、程序运行的最终执行单元。 全球著名的CPU 制造商主要为Intel和AMD。Intel占有大部分的市场份额,Intel生产 的CPU 就成了事实上的x86CPU 技术规范和标准。AMD公司提供高性能CPU、高性 能独立显卡GPU、主板芯片组三大组件,AMD提出3A 平台的新标志,在笔记本领域有 “AMDVISION”标志的就表示该电脑采用3A 构建方案。在CPU 系列中,Intel公司的 产品有酷睿i3、i5、i7、i9系列、奔腾双核、赛扬等型号,AMD公司的产品有FX系列、翼龙 Ⅱ双核系列、速龙双核系列等型号。 2.内存条 内存条属于电子式存储设备,由电路板和芯片组成,特点是体积小、速度快、有电可 存、无电清空。计算机在开机状态时,内存中可存储数据,关机后将自动清空其中的所有 数据。内 存条主要有同步动态随机存储器(synchronousdynamicrandomaccessmemory, SDRAM)、DDR、DDR2、DDR3、DDR4等类型。 1 8 计算思维与Python 编程基础实践教程(微课视频版 ) 3.硬盘 硬盘属于外部存储器,容量很大,一般存放需要长期保存的数据(如系统文件、数据文 件等)。硬盘分为机械硬盘和固态硬盘。机械硬盘通过磁头在高速旋转的磁盘(盘片)上 读写数据;固态硬盘使用闪存技术存储数据。固态硬盘相较于机械硬盘速度快、耐用性 好、无噪声、能耗低,但价格较高,且写入次数有限。硬盘常见的接口类型有:电子集成驱 动器(negaervlcrncIDE )、sraSATA )。硬盘的选购应 itrtddieeetois,串行ATA(eilATA, 考虑个人需求、预算、硬盘的性能参数(如读写速度、容量等)和可靠性。 4.显卡 显卡主要由显示芯片、显存、数模转换器、主板的接口等几部分组成。显卡的主要功 能是将计算机中由1和0表示的二进制数据转换为图像显示出来。显卡的接口方式有加 速图形端口(aceleratedgraphicsport,AGP)和高速串行计算机扩展总线标准(peripheral componentinterconnectexpres,PCI-E)。一张显卡由GPU 、风扇、电容等部件组成,其 核心部件是图形处理器(graphicsprocesingunit,GPU),是显卡的心脏,相当于CPU 在 电脑中的作用。现在的GPU 生产商主要有英伟达(NVIDIA)和ATI 。独立显卡通常包 括GeForceMX 、GeForceGTX 、GeForceRTX 或RadeonRX 等系列。 5.电源 电源的主要功能是将交流电(alternatingcurent,AC)转换为计算机组件可以使用的 直流电(directcurent,DC),并为主板、CPU 、内存、硬盘、显卡等提供所需的电压。电源 是十分重要的器件,通常计算机的其他硬件都不容易坏,如果硬件损坏,多数和电源有关。 电源的供电稳定与整台计算机的使用寿命直接相关,廉价的电源很容易引起计算机的其 他故障。选购电源时,一是不要让计算机的实际最大使用功率超过电源额定功率的 70%,二是要单独购买口碑好、销量高的品牌电源,保证计算机的整体质量。 6.主板 主板是计算机连接各个硬件的载体。主板一般为矩形电路板,上面安装了组成计算 机的主要电路系统,一般有基本输入输出系统(basicinputoutputsystem,BIOS)芯片、I/ O 控 制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电 接插件等。主板也是计算机的重要组成部分,它为CPU 、内存条、硬盘、显卡、键盘、鼠标、 显示器等部件提供了一个安装平台,让这些部件连接在一起。因为要与CPU 匹配,所以 主板也分为Intel主板和AMD 主板。同时由于CPU 针脚的不同,选购主板时还要选择 与CPU 匹配的系列主板。 绝大部分主板都会集成有声卡和网卡,如果对音质没有特别要求,则不需要额外安装 独立声卡。如果不需要无线上网,也不需要安装独立网卡。 7.机箱 机箱是计算机硬件组件的物理容器,它不仅为各种组件提供了一个集中存放的空间 , 还承担着保护组件、辅助散热和构建内部布线等功能。 第 3 章计算机系统 91 2.计算机软件组成 3.2 计算机软件系统包括所有程序、数据和文档,用于执行特定的功能和任务。计算机 软 件系统可以分为两大类:系统软件和应用软件 。 系统软件包括操作系统(operatingsystem,OS )、系统支撑和服务程序、数据库管 理 系统、语言处理程序等 。 应用软件是为了帮助用户执行特定的任务而设计的程序,主要包括办公软件、图形 和 视频编辑软件、网络浏览器、教育软件、杀毒软件等 。 3.3 操作系统概述 2. 操作系统是一种系统软件,是计算机系统的大管家。它负责管理和控制计算机的 硬 件和软件资源,使它们能够协同工作,为用户提供高效、稳定的服务。操作系统的主要 功 能包括处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理 。 安装Windows操作系统的流程通常为:下载系统文件(镜像文件)→制作U盘启 动 盘→安装操作系统 。 制作系统启动盘的工具有很多,常用的是Rufus和微PE 。Rufus是一个免费、开源、 小巧的U盘启动盘制作工具,可将ISO格式的系统镜像快速制作成可引导的USB启动 安装盘。微PE(WePE)是一个基于WindowsPE(Windowspreinstalationenvironment, Windows预安装环境)构建的系统维护工具,提供了实用的硬盘分区、数据恢复、系统安 装等工具。Rufus专注于制作启动U盘,而微PE还能实现系统维护和故障排除等。 3.实验范例 3 3.1 实验 1 计算机硬件组装 3. 计算机硬件的组装需按照一定的流程进行,否则可能出现一些故障。硬件组装流程 可以参考以下步骤: 3- 1 (1)准备工具和配件。首先,准备好螺丝刀、防静电手环等组装工具,以及所需的计 算机部件,包括CPU 、主板、内存条、硬盘、电源、显卡、散热器、机箱等。 (2)安装CPU 。打开主板的CPU插槽保护盖,将CPU的缺口对准主板CPU插槽 的缺口,轻轻地将CPU放入插槽中。然后轻轻按下CPU,以确保它完全固定在插槽中。 (3)安装内存。找到主板上的内存插槽,将内存条金手指缺口对准插槽缺口,垂直插 入插槽中,用力压紧。 (4)安装主板。将主板平稳地放入机箱中,对准机箱上的螺丝孔,用螺丝刀固 定 主板 。 20 计算思维与Python 编程基础实践教程(微课视频版) (5)安装硬盘、显卡、电源。打开机箱的硬盘位,将硬盘固定到硬盘位上,并用螺丝固 定。找到主板上的PCI-E插槽,将显卡金手指缺口对准插槽缺口,垂直插入插槽中,用力 压紧。将电源放入机箱的电源位,用螺丝固定。 (6)安装散热器。将散热器对准CPU 上的接口,固定好散热器,并连接散热器的电 源线 ( 。 7)连接机箱内部线路。包括电源线、数据线等,确保每个部件都正确连接。 (8)安装机箱侧板。将机箱的侧板对准机箱,用螺丝固定。 (9)连接显示器、键盘和鼠标。将显示器、键盘和鼠标连接到计算机主机上。 (10)开机测试。在确认所有部件都已正确安装并连接后,接通电源,按下机箱上的 开机按钮,检查计算机是否能正常启动。 注意,在实际组装过程中要小心操作,避免损坏配件。组装完成后,需要安装操作系 统和驱动程序,才能使计算机正常使用。 3.2 实验 2 安装操作系统 3. 3- 2 本实验主要以安装Windows10 操作系统为例。首先,通过官方网站下载Windows 10 操作系统正版软件镜像,准备一个大容量的空白U盘。 1.Rfs工具箱制作 U 盘启动盘(1)下(u) 载(u) Rufus工具,以管理员身份运行Rufus,如图3-1所示。 图3-1 以管理员身份运行Rufus (2)插入准备好的U盘,如图3-2所示,在“设备选项”→“引导类型选择”处选择下载 好的Windows操作系统镜像文件,在“设备选项”→“分区类型”处选择“GPT”格式。如 图3-3所示,在“格式化选项”→“文件类型”处选择“FAT32(默认)”。设置完成后,单击 “开始”按钮进入制作。 (3)若出现“警告”窗口,如图3-4和图3-5所示,单击“确定”按钮,U盘即被格式化。 显示图3-6所示的文件制作状态窗口,需要等待一定时间,直到U盘启动盘制作完成。 第 3 章计算机系统 12 图3-2 选择分区类型 图3-3 选择文件系统 22 计算思维与Python 编程基础实践教程(微课视频版) 图3-4 “警告”窗口1 图3-5 “警告”窗口2 第 3 章计算机系统 32 图3-6 文件制作状态窗口 2.Widws安装过程(1)将制(n) 作(o) 好的U盘启动盘插到计算机上,再重启,长按键盘上的F12 键(开机启动 项的快捷键), 选择启动项(注:开机启动项的快捷键因计算机品牌会有所不同,请搜索查 询计算机品牌或主板品牌所设置的开机启动项的快捷键,对应按下,才能出现启动项选项 窗口), 选择U盘启动盘选项启动(有的品牌表示为UEFI 开头的启动方式), 按回车键。 (2)计算机自动加载U盘里的镜像文件,启动Windows的安装程序。如图3-7所 示,单击“自定义安装”方式。 图3-7 安装类型选择窗口 计算思维与Python 编程基础实践教程(微课视频版) (3)在如图3-8所示的操作系统安装位置选择窗口选择“格式化”,格式化磁盘上原 有的操作系统,然后继续安装在此磁盘上。如果是新的硬盘,可以通过新建分区来进行, 建议C盘设置大小为50GB 以上,继续选中刚才设置的这个C盘,单击“下一步”按钮,即 可开始安装。 图3-8 安装位置选择窗口 (4)如图3-9所示,进入准备安装窗口,安装时间由硬盘性能决定,一般是十分钟左 右,安装完毕后会自动重启系统,此时可以拔掉U盘启动盘。 图3-9 准备安装窗口 第 3 章计算机系统 52 (5)计算机重启后,如图3-10 所示,会自动进行部分系统的启动及服务准备工作,可 能中间会多次重启,一直等待进入个性化设置界面,进行个性化设置。 图3-10 系统启动和服务界面 (6)安装完成后,计算机自动显示图3-11 所示的计算机桌面。 图3-11 计算机桌面 3. 微PE 工具箱安装Windows过程 微PE 工具箱安装Windows的主要过程如下。 下载“微PE 工具箱”→通过工具箱制作U盘启动盘→将安装的操作系统镜像文件拷3- 3 贝到U盘中→使用WePE 安装操作系统。 (1)U盘启动盘制作。 ①以管理员身份运行已下载好的微PE 工具。如图3-12 所示,选择“安装PE 到U 盘”的安装方式。 ②如图3-13 所示,进入安装界面,选择磁盘格式为NTFS(为确保安全,请确认插入U盘 62 计算思维与Python 编程基础实践教程(微课视频版) 图3-12 安装PE 到U盘 是空白U盘,以防资料丢失)。设置完毕后,单击“立即安装进U盘”按钮,开始制作启动盘。 图3-13 选择磁盘格式为NTFS ③等待一段时间,出现图3-14 所示的安装完成提示界面,U盘启动盘安装完成。 图3-14PE 工具箱安装完成提示界面 第 3 章计算机系统 72 (2)制作完成后,将已下载好的操作系统镜像文件拷贝到U盘中。 (3)使用微PE 工具箱安装操作系统。 ①将制作好的U盘启动盘插入计算机后再开机,长按计算机启动热键,选择启动 项,选择从U盘启动。 ②进入微PE 界面。如图3-15 所示,如果要全盘重新分区,双击桌面上的“CGI 备份 还原”图标,进入安装界面。 图3-15 选择“CGI 备份还原” ③如图3-16 所示,在“CGI 备份还原”窗口中选择“操作分区”→“还原分区”,选中需 要还原的分区(安装系统之前请确认安装前C盘大小,根据磁盘大小确认是否需要还原 分区)。单击“选择镜像文件”按钮,找到镜像文件的存放路径。 图3-16 设置“还原分区” 计算思维与Python 编程基础实践教程(微课视频版) ④如图3-17 所示,选择之前放置的系统镜像文件,单击“打开”按钮,准备安装。 图3-17 打开镜像文件 ⑤如图3-18 所示,选择需要安装的版本,单击“确定”按钮。再单击“执行”按钮。 图3-18 选择安装版本 ⑥如图3-19 所示,进入还原分区窗口。默认其他选项,勾选“重启”选项,等待还原 完成。还原完成后,会自动重启进入操作系统安装界面。注意:所有数据加载完之前,U 盘不能拔出,开始重启时,一定要拔掉U盘。 第 3 章计算机系统 92 图3-19 还原状态界面 3.实验思考 4 1. 单击桌面上的“开始”按钮,选择“运行”(或者按下Win+R 键), 在输入框中输入 cmd,按回车键,再输入systeminfo,即可查看计算机的一些配置信息,请结合配置信息分 析该计算机的配置和功能。 2. 你在使用计算机的过程中会遇到什么问题呢? 结合生活实际,并且利用大语言模 型给出的参考信息整理一份关于计算机故障判断特征以及解决方案的思维导图。