第2章 多核電腦運行原理

如果想要自己動手組裝一臺可以使用的多核電腦，或者想要檢測出電腦中出現的問題，首先需要了解電腦各部分的名稱、作用和連接方式等。另外，還必須深入認識電腦的結構，了解電腦的運行原理。

2.1 從內到外認識多核電腦

要組裝一臺可以使用的多核電腦，我們首先要解決的問題是如何將諸多電腦配件和連線正確地連接起來。為了完成這個任務，就必須深入認識電腦的結構，以及電腦中各個部件的結構。

2.1.1 多核電腦的組成

我們日常使用的電腦主要由硬件和軟件組成。這里的硬件指的是電腦的物理部件，如顯示器、鍵盤、內存等，如圖2-1所示；軟件指的是指導硬件完成任務的一系列程序指令，即用來管理和操作硬件所需的程序軟件，如Windows 10、辦公軟件、瀏覽器、游戲等。

從外觀看，多核電腦主要包括液晶顯示器（或CRT顯示器）、主機、鍵盤、鼠標、音箱等部件，有的還有攝像頭、打印機等。啟動電腦后，我們可以看見電腦中安裝了操作系統、應用軟件（辦公軟件、工具軟件等）、游戲軟件等。這些軟件需要通過硬件將需要的程序數據進行處理后，才能輸出顯示用戶需要的結果。如用戶用鍵盤在Word軟件中輸入“LISA”，鍵盤將字母轉換為二進制代碼（0110110011001），然后傳送到主機的內存和CPU中進行處理。處理后，再通過顯卡傳輸到顯示器，顯示器將這些數據轉換后，在顯示屏上顯示出來。同時，用戶還可以通過打印機打印出這幾個字母，如圖2-2所示。

1．軟件系統

軟件系統是指由操作系統軟件、支撐軟件和應用軟件組成的電腦軟件系統，它是電腦系統所使用的各種程序的總體。軟件的主體存儲在外存儲器中，用戶通過軟件系統對電腦進行控制并與電腦系統進行信息交換，使電腦按照用戶的意圖完成預定的任務。

軟件系統和硬件系統共同構成實用的電腦系統，兩者相輔相成、缺一不可。要執行電腦任務，軟件需要通過硬件進行4項基本工作：輸入、處理、存儲和輸出。同時，硬件部件必須在它們中間傳遞數據和指令，而且需要供電系統供給電力，如圖2-3所示。

軟件系統一般分為操作系統、程序設計軟件和應用軟件三類。

（1）操作系統

操作系統是管理電腦硬件與電腦軟件資源的程序，同時也是電腦系統的核心與基石。操作系統負責管理與配置內部存儲器、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出裝置、操作網絡與管理文件系統等基本事務。操作系統也提供一個讓用戶與系統互動的操作接口及圖形用戶接口。圖2-4展示了操作系統與硬件及應用程序軟件的關系。

常用的操作系統有微軟公司的Windows 10操作系統、Linux操作系統、UNIX操作系統（服務器操作系統）等。

（2）程序設計軟件

程序設計軟件是由專門的軟件公司編制、用來進行編程的電腦語言。程序設計軟件主要包括機器語言、匯編語言和高級語言。如VC++、匯編語言、Delphi、Java語言等。

（3）應用軟件

應用軟件是用戶可以使用的各種程序設計語言，以及用各種程序設計語言編制的應用程序的集合。應用軟件是為滿足用戶不同領域、不同問題的應用需求而提供的那部分軟件。它可以拓寬電腦系統的應用領域，放大硬件的功能。

當電腦完成一個復雜工作時，并不是一步做完的，而是由許多分解的簡單步驟一步步組合完成。就像人完成一個工作一樣，是分步驟來完成的。這就需要在電腦做工作前，先用機器語言告訴電腦要完成哪些工作。但由于電腦語言非常復雜，只有專業人員才能掌握，并編寫工作程序。所以為了普通用戶能使用電腦，電腦專業人員會根據用戶的工作、生活、學習需要，提前編寫好用戶常用的工作程序，在用戶使用時，只須單擊相應的任務按鈕即可，如復制、拖動等任務。這些工作程序就是應用軟件。常用的應用軟件有Office辦公軟件、WPS辦公軟件、圖像處理軟件、網頁制作軟件、游戲軟件、殺毒軟件等。

2．硬件系統

電腦的硬件系統是指電腦的物理部件，硬件系統通常由CPU（中央處理器，用來運算器和控制）、存儲器（包括內存、硬盤等）、輸入設備（鍵盤、鼠標、游戲桿等）、輸出設備（顯示器、打印機、音箱等）、接口設備（主板、顯卡、網卡、聲卡、光驅）等組成。這些硬件主要用于完成電腦的輸入、處理、存儲和輸出功能。

這些看似獨立的硬件設備，它們之間存在著有機的聯系。所以只要用戶用鍵盤或鼠標向電腦輸入操作任務，就會在各個設備間傳送數據，共同完成用戶的任務。這些設備之間的聯系如圖2-5所示。

（1）輸入設備

大多數輸入設備位于電腦主機箱外，這些設備與主機箱內部各部件間的通信可通過無線連接完成，也可通過連接到主機箱接口上的電纜完成。電腦主機箱的接口主要位于主機箱的背面，如圖2-6所示。但某些內部模塊在主機箱的前面也有連接端口，方便與外部設備的連接，如圖2-7所示。對采用無線連接的設備來說，它們采用無線電波與系統通信。最常見的輸入設備是鍵盤和鼠標。

鍵盤是電腦的基本輸入設備，通過鍵盤，可以將英文字母、數字、標點符號等輸入電腦中，從而向電腦發出命令、輸入數據等。鍵盤主要分為標準鍵盤和人體工程學鍵盤兩種。一般標準鍵盤有104個鍵，是目前主流的鍵盤。人體工程學鍵盤是在標準鍵盤上將指法規定的左手鍵區和右手鍵區這兩大板塊左右分開，并形成一定角度，使操作者不必有意識地夾緊雙臂，而保持一種比較自然的形態。圖2-8展示了兩種電腦鍵盤。

小知識：鍵盤的接口

鍵盤接口類型是指鍵盤與電腦主機之間相連接的接口方式或類型。目前鍵盤的接口主要有USB接口、無線接口等，如圖2-9所示。

鼠標是一種指示設備，我們用它在電腦屏幕上移動指針并進行選擇操作。鼠標底部是滾動球或光學傳感器，通過它控制指針的移動并跟蹤指針位置。鼠標頂部的幾個按鍵在不同軟件下作用不同。鼠標的接口與鍵盤類似，同樣有USB接口、無線接口等接口類型。圖2-10展示了電腦的鼠標。

（2）輸出設備

輸出設備是人與電腦交互的一種部件，用于數據的輸出。它把各種計算結果數據或信息以數字、字符、圖像、聲音的形式表現出來。電腦常用的輸出設備有顯示器、打印機、音箱等。

顯示器是電腦必備的輸出設備，目前主流的顯示器為液晶顯示器。另外，還有陰極射線管顯示器和等離子顯示器。

顯示器通過顯示接口及總線與電腦主機連接，待顯示的信息（字符或圖形圖像）從顯示卡的緩沖存儲器（即顯存）傳送到顯示器的接口，經顯示器內部電路處理后，由液晶顯示模塊將輸出的數據顯示到液晶屏幕上。圖2-11展示了電腦的液晶顯示器。

顯示器與電腦的連接接口主要為VGA接口、DVI-D接口、HDMI接口、DP接口。其中VGA接口為模擬信號接口，也稱為D-SUB接口，此接口共有3排、15只引腳，每排5只引腳，如圖2-12所示。

DVI-D為數字信號接口，它可以傳輸數字信號和模擬視頻信號。DVI-D接口是由一個3排、24個針腳組成的接口，每排有8個針腳，右邊為“一”，如圖2-13所示。

HDMI接口是一種全數字化視頻和聲音發送接口，可以發送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMI繼承了DVI的核心技術“傳輸最小化差分信號”TMDS，從本質上來說是DVI技術的擴展，如圖2-14所示。

DP接口是DisplayPort的簡稱，是一種高清數字顯示接口標準，主要用于視頻源與液晶顯示器等設備的連接，如圖2-15所示。

打印機是電腦最基本的輸出設備之一，它可以將電腦的處理結果打印在紙上。常用的打印機主要有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機等。打印機的接口主要有并口、USB接口等，目前主流打印機的接口為USB接口。圖2-16展示了電腦打印機。

音箱是將音頻信號變換為聲音的一種設備。通俗地講就是音箱主機箱體或低音炮箱體內自帶功率放大器，對音頻信號進行放大處理后由音箱本身回放出聲音。目前主流的電腦音箱有2.0音箱、2.1音箱、5.1音箱等，如圖2-17所示。

2.1.2 多核電腦的內部構造

大多數存儲及所有數據和指令處理都是在電腦主機箱內部完成的，電腦主機箱可以說是整個電腦的中心。因此在認識電腦時，有必要了解電腦的內部構造。

當你觀察電腦內部時，第一眼所看到的設備就是電路板。電路板就是上面有集成電路芯片及連接這些芯片的電路的一塊板，這塊板稱為主板。在主板上安裝有內存、CPU、CPU風扇、顯示卡等。其他機箱內主要部件從外表看像一個個小盒子，包括ATX電源、硬盤、光驅等。圖2-18展示了電腦主機箱內部結構。

另外，機箱內還有各種電纜，這些電纜主要為兩種類型。一種是用于設備間互聯的數據電纜，另一種是用于供電的電源線。一般數據電纜是紅色窄扁平電纜，或寬扁平電纜（也稱為排線），而電源線則是細圓的。圖2-19展示了機箱內部的數據線和電源線。

1．主板

機箱中最大、最重要的電路板就是主板，主板是電腦各個硬件設備連接的平臺，電腦的各個設備都與主板直接或間接相連。因為所有的設備都必須與主板上的CPU通信，所以這些設備或者直接安裝在主板上，或者通過連接到主板的端口上的電纜直接聯系，或者通過擴展卡間接連接到主板上。圖2-20展示了主板上的主要部件及安裝硬件的各種接口。

主板露在外面的一些端口中，一般包括4～8個USB接口（包括USB2.0接口、USB3.0接口等）、1個PS/2鍵盤接口、1～2個網絡接口、一個HDMI接口、一個USB Type C接口（連接手機）、多個音頻接口（連接音箱、麥克風等設備）。有的主板上還有DP接口、DVI接口等。

2. CPU及其散熱風扇

CPU是Central Processing Unit的縮寫，它也被簡稱為微處理器或處理器。不要因為這些簡稱而忽視它的作用，CPU是電腦的核心，其重要性就像大腦對于人一樣，因為它負責處理、運算電腦內部的所有數據。CPU的種類決定了所使用的操作系統和相應的軟件。CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等構成，寄存器組用于在指令執行過后存放操作數和中間數據，由運算器完成指令所規定的運算及操作。

CPU的性能決定著電腦的性能，通常都以它為標準來判斷電腦的檔次。目前主流的CPU為雙核/四核處理器。

CPU散熱風扇主要由散熱片和風扇組成，它的作用是通過散熱片和風扇及時將CPU發出的熱量散去，保證CPU工作在正常的溫度范圍內（若CPU溫度高于100℃，會影響CPU正常運行）。由此可見，散熱風扇運轉是否正常將直接決定CPU工作是否正常。圖2-21展示了CPU及CPU散熱風扇。

3．內存

內存是電腦存儲器的一個很重要的部分，是用來存儲程序和數據的部件。對于電腦來說，有了存儲器，才有記憶功能，才能保證正常工作。我們平常使用的程序，如Windows操作系統、辦公軟件、游戲軟件等，一般都安裝在硬盤等外部存儲器上，但需要使用這些軟件時，必須把它們調入內存中，才能真正使其運行。我們平時輸入一段文字，或玩一個游戲，其實都是在內存中進行的。以圖書館做比喻，存放書籍的書架和書柜相當于電腦的外存，而閱覽用的桌子就相當于內存，它是CPU要處理數據和命令的操作空間。內存的種類較多，目前主流的內存為DDR2內存。圖2-22和圖2-23展示了電腦內存及安裝內存的插槽。

4．硬盤

硬盤屬于外部存儲器，它是用來存儲電腦工作時使用的程序和數據的地方。硬盤驅動器是一個密封的盒體，內有高速旋轉的盤片和磁盤。當盤片旋轉時，具有可靈敏讀/寫的磁頭在盤面上來回移動，既向盤片或磁盤中寫入新數據，也從盤片或磁盤中讀取已存在的數據。硬盤的接口主要有USB接口、SATA接口等，其中SATA接口為目前的主流硬盤接口。圖2-24展示了電腦硬盤及主板上的硬盤接口。

5．光驅

光驅即光盤驅動器，是用來讀取光盤的設備。光驅是一個結合光學、機械及電子技術的產品。在光學和電子結合方面，激光光源來自于光驅內部一個激光二極管，它可以產生波長為0.54～0.68微米的光束，經過處理后光束更集中且能精確控制。在讀盤時，光驅內部的激光二極管發出的激光光束首先打在光盤上，再由光盤反射回來，經過光檢測器捕獲信號，再由光驅中專門的電路將它轉換并進行校驗，然后傳輸到電腦的內存中，我們就可以得到光盤中實際的數據。光驅可分為CD-ROM光驅、DVD光驅、COMBO光驅、藍光光驅和刻錄機光驅等，如圖2-25所示。光驅常用的接口種類主要有IDE接口、SATA接口和USB接口等幾種，如圖2-26所示。

6．顯卡

顯卡的用途是將電腦系統所需要的顯示信息進行轉換驅動，并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示。顯卡是連接顯示器和個人電腦主板的重要部件，承擔輸出顯示圖形的任務，對于從事專業圖形設計的人來說顯卡非常重要。顯卡的輸出接口主要有VGA接口、DVI接口、S端子等，如圖2-27所示。

7．電源

電源就像電腦的心臟一樣，用來為電腦中的其他部件提供能源。電腦電源的作用是把220V交流電轉換為電腦內部使用的3.3V、5V和12V直流電。由于電源的功率是直接影響電源的“驅動力”，因此電源的功率越高越好。目前主流的多核處理器電源一般輸出功率為350W以上，有的甚至達到900W。電源一般包括1個20+4針接口，4個大4針接口，4～8個SATA接口，2個6針接口，1個4+4針接口，如圖2-28所示。

2.2 如何鑒定電腦的檔次

2.2.1 影響電腦性能的木桶原理

所謂木桶原理就是說用一個由木板圍成的水桶來儲水，其儲水量決定于圍成木桶的最短的那塊木板而不是最高的那塊木板，如圖2-29所示。拿到電腦上來說，在選購硬件的時候應該選購性能相當的硬件進行匹配，而電腦的性能決定于硬件中性能最弱的那個硬件。比如，選用了H61主板與Intel酷睿i5搭配，該處理器采用32納米工藝制程，四核心四線程設計，4個核心共享6MB LLC緩存，主頻為2.80GHz，支持睿頻技術，在開啟睿頻情況下主頻可以自動調升，最高可達到3.10GHz的頻率。那么這兩個硬件中處理器性能比較強勁，而H61主板性能一般，這樣將導致處理器不能發揮出其最好的性能。當然，不僅僅是主板和處理器之間的搭配會產生木桶效應，影響電腦的性能，所有硬件之間的匹配都會影響電腦的性能。

2.2.2 電腦性能綜合評定

電腦綜合性能是定位一臺電腦性能的關鍵指標，電腦性能的評價主要是對電腦中使用的CPU的性能、內存的性能、硬盤的性能及顯卡的性能等進行評價。了解這些信息，可以準確評判一臺電腦的檔次（是高檔還是低檔）。

評定電腦部件的性能有4項為主要：CPU、內存、顯卡、硬盤。而對于這些部件的性能評定，一般每個部件都會有幾個評定點。

1. CPU性能評定

（1）CPU主頻

CPU的主頻是衡量CPU性能的重要指標之一，它表示CPU內數字脈沖信號的振蕩速度，也就是CPU工作頻率。但是它不等同于運算速度。一般來說提高主頻，對于提高其速度是至關重要的，但是還可能出現主頻較高，其實際運算速度較低的現象。

（2）緩存

緩存的大小對CPU的速度影響很大。在實際工作中，CPU往往會重復讀取同樣的數據塊，緩存容量大，可以大幅提高CPU讀取數據的速度，而不用頻繁地到內存或硬盤上尋找，從而提高性能。所以說，CPU的緩存越大，CPU的工作效率就會越高，性能就會有一個較大的提高。目前，CPU有三級緩存，L1、L2、L3，緩存容量最高為12MB。

（3）制造工藝

CPU的制造工藝也是CPU性能的重要指標之一，它指在半導體硅材料上生產CPU時內部各元件間的連接線寬度，現在多用納米表示。制造工藝越小，說明該產品越先進，精度越高，集成度越高，CPU內部功耗和發熱量也越小。

2．內存性能評定

（1）內存頻率

內存的頻率是決定內存性能的一個重要的因素，它與CPU的主頻基本處于同一重要地位。內存的主頻以MHz（兆赫）為單位來計量。主頻越高在一定程度上代表著內存所能達到的存取速度越快。目前主流的內存工作頻率為2400、2666、2800、3000、3200MHz。

（2）CL值

CL為延遲時間值，是衡量內存性能的一個重要標志。它是指內存存取數據所需的延遲時間。內存的CL值越低越好，代表反應所需的時間越短，從而快速接收CPU下一條指令并作出反應。目前，由于Intel重新制訂的新規范，要求CL反應時間必須為2。這一指標對各大內存廠商的芯片及PCB的組裝工藝的要求相對較高，保證了更優秀的品質。

（3）存取速度

內存的存取速度就是平時所說的內存速度，一般用存儲器的存取時間和存儲周期來表示。存儲器存取時間又稱存儲器訪問時間，是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間。存儲周期指連續啟動兩次獨立的存儲器操作（例如連續兩次讀操作）所需間隔的最小時間。

3．顯卡性能評定

（1）顯示核心

顯示核心其實就是顯卡的核心芯片，它的主要任務就是處理系統輸入的視頻信息并對其進行構建、渲染等工作，所以它的性能好壞直接決定了顯卡性能的好壞。顯示主芯片的性能直接決定了顯示卡性能的高低。

（2）顯存位寬

顯存位寬是顯卡的重要參數之一，它的大小對于顯卡的性能有很大的影響，目前市場上顯存位寬有64位、128位、192位、256位、352位幾種，人們習慣上叫的64位顯卡、128位顯卡和256位顯卡就是指其相應的顯存位寬。顯存位寬越高，性能越好。

（3）顯存帶寬

顯存帶寬是指顯示芯片與顯存之間的數據傳輸速率，它以字節/秒為單位，它的大小決定顯卡的數據吞吐量，也就決定顯卡的性能。其計算公式為：顯存帶寬=工作頻率×顯存位寬/8bit。目前大多中低端的顯卡都能提供6.4GB/s至60GB/s的顯存帶寬，而對于中高端的顯卡產品則提供超過60GB/s的顯存帶寬。

（4）顯存頻率

顯存頻率越高，數據在顯存上記錄與讀取的速度就越快，所以顯存頻率是顯卡性能的一個重要標識，它的大小比顯存容量的大小還重要。不同顯存能提供的顯存頻率差異很大，現在顯卡顯存的頻率一般為7000MHz～14000MHz，有些甚至更高。

（5）顯存容量

顯存容量的大小決定著顯存臨時存儲數據的多少。顯卡顯存容量一般有4GB、6GB、8GB、11GB、16GB等多種。顯存容量是顯卡上顯存的容量數，是選擇顯卡的關鍵參數之一，它的大小直接影響顯卡的性能。

4．硬盤性能評定

（1）硬盤緩存

緩存是硬盤與外部交換數據的臨時場所。當硬盤接受CPU指令控制開始讀取數據時，硬盤上的控制芯片會控制磁頭把正在讀取的簇的下一個或者幾個簇中的數據讀到緩存中，當需要讀取下一個或者幾個簇中的數據時，不需要再次到硬盤中讀取數據，直接把緩存中的數據傳輸到內存中即可。由于緩存的速度遠遠高于磁頭讀寫的速度，所以這樣能夠達到明顯改善硬盤性能的目的。緩存的容量大小也就決定了硬盤的性能。目前緩存容量主要有16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等幾種。

（2）硬盤尋道時間

硬盤的尋道時間是衡量一個硬盤性能的重要參數，其數值越小，說明該硬盤的性能越好。一般該數值的單位為毫秒，它是指MO磁光盤機在接收到系統指令后，磁頭從開始移動到數據所在磁道所需要的平均時間，即從電腦發出一個尋址命令，到相應目標數據被找到所需的時間。我們常以它來描述硬盤讀取數據的能力。平均尋道時間越小，硬盤的運行速率相應的也就越快。

（3）硬盤接口

硬盤接口種類比較多，其最主要的區別就是傳輸速率不同。目前，市場上主流硬盤是SATA硬盤接口，最新的SATA3.0傳輸速率已經達到750MB/s（理論值）。所以從硬盤的數據傳輸速率上看，SATA接口的硬盤性能是最好的。

5．查看電腦配置信息

那么我們平時在哪里可以看到電腦系統的配置信息呢？

電腦系統配置信息是指電腦中使用的CPU型號以及CPU的頻率、內存容量、硬盤容量、顯卡型號等信息，看到了這些信息基本上就能判斷電腦的檔次了。

（1）如何查看電腦CPU信息和內存信息

在啟動電腦進入Windows系統桌面后，可以通過“系統”窗口來了解電腦基本信息，如圖2-30所示。

（2）查看硬盤容量信息

如果想了解電腦中硬盤的容量信息，可以在桌面打開“這臺電腦”窗口，將各分區的容量相加，基本上就可以了解硬盤的大致容量了（有些電腦有隱藏的分區不會顯示），如圖2-31所示。另外，可以通過“磁盤管理”來查看硬盤詳細容量信息，如圖2-32所示。

（3）通過“設備管理器”查看電腦硬件信息

如果想了解電腦中其他硬件的信息，可以通過“設備管理器”來了解，如圖2-33所示。

（4）通過“魯大師”查看電腦硬件詳細信息

如果想了解電腦中硬件的詳細信息，可以通過第三方軟件來查看（如“魯大師”）。首先從網上下載“魯大師”軟件，然后安裝并運行“魯大師”，如圖2-34所示。

2.3 電腦的運行原理

2.3.1 電腦的供電機制

當ATX電源工作后，可以為電腦提供+3.3V、+5V、+12V、+5VSB、-5V和-12V等電壓。

那么，ATX電源是如何為電腦供電的呢？在為ATX電源接入市電后，ATX電源的第16腳（24針電源插頭）輸出一個3～5V的高電平信號。當用戶按下電腦的電源開關后，電源開關給電腦主板發出一個觸發信號。接著開機電路中的南橋芯片或I/O芯片對觸發信號進行處理，最終發出控制信號，然后控制電路將ATX電源的第16腳（24針電源插頭）的高電位拉低，以觸發ATX電源主電源電路開始工作，使ATX電源各引腳輸出相應的電壓，為電腦提供工作電壓。

ATX電源為電腦中的設備提供了各種不同的供電接口，為各種設備供電。圖2-35展示了電源的各種接口。

ATX電源的各種供電輸出接口采用多種彩色的電線來表示不同的輸出電壓，如圖2-36所示。

目前主流電源的輸出接口一般采用黃、紅、橙、紫、藍、白、灰、綠、黑9種顏色的電源線。下面就電源線不同的顏色的含義及它們與電壓間的對應關系進行詳細講解。

1．黃色電源線

黃色電源線在電源中應該是數量較多的一種，它輸出+12V的電壓。由于加入了CPU和PCI-E顯卡供電成分，+12V的作用在電源里舉足輕重。

+12V供電為電腦中的硬盤、光驅、軟驅的主軸電機和尋道電機提供電源，并作為串口設備等電路邏輯信號電平。

+12V供電電壓出現問題時，通常會造成下面的故障：

1）+12V供電的電壓輸出不正常，常會造成硬盤、光驅、軟驅的讀盤性能不穩定。

2）+12V電壓偏低，通常會造成光驅挑盤故障；硬盤的邏輯壞道增加，經常出現壞道，系統容易死機，無法正常使用硬盤；PCI-E顯卡無法正常工作；CPU無法正常工作，造成死機故障。

2．紅色電源線

紅色電源線輸出+5V電壓，紅色電源線的數量與黃色電源線相當。+5V供電電壓主要為CPU、PCI、 AGP、ISA等集成電路提供工作電壓，是電腦中主要的工作電源。由于+5V供電主要為CPU等主要設備供電，因此它的供電穩定性直接關系著電腦系統的穩定性。

3．橙色電源線

橙色電源線輸出+3.3V電壓，+3.3V電壓是ATX電源專門設置的一個電壓，主要為內存提供電源。最新的24針電源接口中，特別加強了+3.3V供電電壓。該電壓要求嚴格，輸出穩定，紋波系數要小，輸出電流要在20A以上。如果+3.3V供電電壓出現問題，會直接引起內存供電電路故障，導致內存工作不穩定，甚至出現死機或無法啟動的故障。

4．紫色電源線

紫色電源線的輸出電壓為+5V，為+5VSB待機電源，即ATX電源通過電源主板接口的第9針向主板提供電壓為+5V、電流為720mA的供電電源，這個供電電壓主要用于網絡喚醒和開機電路及USB接口電路。

如果紫色供電出現問題，將會出現無法開機的故障。

5．藍色電源線

藍色電源線輸出-12V供電電壓。-12V供電電壓主要為串口提供邏輯判斷電平，所需要的電流不大，一般在1A以下，即使電壓偏差過大，也不會造成電腦故障。目前的主板設計上幾乎已經不使用這個輸出，而是通過對+12VDC的轉換獲得需要的電流。

6．白色電源線

白色電源線輸出-5V供電電壓，目前主流的ATX電源中一般沒有白色電源線。白色電源線輸出的-5V供電電壓主要為邏輯電路提供判斷的電平，需要電流很小，一般不會影響系統正常工作。

7．綠色電源線

綠色電源線為電源開關端，通過此電源線的電平來控制ATX電源的開啟。當該端口的信號電平大于1.8V時，主電源為關；當信號電平為低于1.8V時，主電源為開。使用萬用表測該腳的輸出信號電平，一般為4V左右，因為該電源線輸出的電壓為信號電平。

8．灰色電源線

灰色電源線為電源信號線（POWER-GOOD），一般情況下，灰色電源線的輸出電壓如果在2V以上，那么這個電源就可以正常使用；如果灰色電源線的輸出電壓在1V以下，那么這個電源將不能保證系統的正常工作，必須被更換。這也是判斷電源壽命及電源是否合格的主要手段之一。

9．黑色電源線

黑色電源線為地線，其他顏色的電源線需要與黑色線配合，才能電腦提供供電。在ATX電源的各種輸出接口中都會有黑色地線，在ATX主板電源接口中共有8根黑色地線。

2.3.2 電腦硬件的啟動原理

電腦能否成功地啟動取決于電腦硬件、BIOS和操作系統，如果某個階段發生錯誤，啟動就可能終止。一般啟動出現錯誤時，顯示屏上會出現相應的錯誤提示，有的電腦會發出蜂鳴聲。

開啟電腦的關鍵是供電，當供電電壓正常后，CPU開始執行各種操作，首先是CPU初始化，然后CPU從BIOS中讀入數據，并執行導入命令，運行加電自檢程序（POST），并分配系統資源，如圖2-37所示。然后BIOS啟動程序讀取CMOS存儲器中的硬件配置信息，并將這些配置信息與電腦硬件——CPU、顯示卡、硬盤等相比較。其中，在檢測到自身有BIOS的一些硬件設備時，會將硬件自身的BIOS讀到內存中，并顯示在顯示屏上。硬件檢測完成后，啟動程序會尋找并裝載操作系統，操作系統加載完成后，再加載并執行應用程序，完成啟動。

電腦硬件啟動的最初過程如下：

1）當第1次加電時，主板的時鐘電路開始產生時鐘脈沖。

2）CPU開始工作并進行自身初始化。

3）CPU尋址內存地址FFFF0h，該地址存放BIOS啟動程序中的第1條指令。

4）指令引導CPU運行POST（加電自檢程序）。

5）POST首先檢查BIOS程序，隨后檢查CMOS ROM（CMOS存儲器）。

6）進行校驗，確認無任何電力供應失效。

7）禁用硬件中斷（意味著此時按鍵盤上的任意鍵或使用其他輸入設備無效）

8）測試CPU，進行進一步初始化。

9）檢查確認是否為一次冷啟動。如果是，檢查內存的起始16KB內容。

10）檢查電腦上安裝的所有設備，并與配置信息相比較。

11）檢查并配置顯卡。在POST過程中，在CPU檢查顯卡之前，出現蜂鳴聲意味著產生了錯誤，錯誤的蜂鳴編碼取決于BIOS。在檢查顯卡之后，如果沒有錯誤，電腦發出“嘀”一聲表示檢測正常，這時就可以使用顯示器來顯示其運行過程了。

12）POST向內存中讀取和寫入數據進行檢查。顯示器顯示這個階段的內存的運行總量。

13）檢查鍵盤，如果此時正好持續按下任意鍵，某些BIOS可能會發生錯誤。隨后檢查并配置二級存儲設備——包括軟盤、硬盤——端口和其他硬件設備。POST檢查搜尋到的所用設備，并與存儲在CMOS芯片中的數據、跳線設置及DIP開關比對，查看是否有沖突。隨后操作系統配置IRO、I/O地址，并分配DMA。

14）為節省電力，可將某些設備設置成“睡眠”模式。

15）檢查DMA和中斷控制器。

16）根據用戶的請求運行CMOS設置。

17）BIOS開始從磁盤尋找操作系統。

2.3.3 BIOS如何找到并加載操作系統

電腦一旦完成POST和最初的資源分配，下一步就開始加載操作系統。大多數情況下，操作系統從硬盤上的邏輯盤C盤中加載。

BIOS首先執行硬盤中的MBR（主引導記錄）程序，檢查分區表，尋找硬盤上活動分區的位置，然后轉到活動分區的第1個扇區，找到并裝載此活動分區的引導扇區中的程序到內存中（對于Windows XP系統是Ntldr文件，對于Windows 10系統是Bootmgr文件）。

接著Bootmgr程序尋找并讀取BCD，如果有多個啟動選項，會將這些啟動選項顯示在顯示屏上，由用戶選擇從哪個啟動項啟動。

如果從Windows 10啟動，Bootmgr會將控制權交給Winload.exe（即加載C:\windows\system32\winload.exe文件），然后啟動系統，并開始核心加載。