计算机硬件系统构成及故障问题

时间：2024-05-04

任海东

（河北省机电工程技师学院河北省张家口市 075000）

计算机作为人们现代化生活、工作中不可或缺的技术设备，在各个领域的应用相当广泛，在信息数据处理方面的优势毋庸置疑。计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分构成，在实际应用过程中，长时间高速运转加之操作不当，可能会造成各种各样的故障问题，合理的硬件维护，是提升其运行效率与安全，并延长其使用寿命的关键。

1 计算机硬件系统构成

计算机作为人类现代文明的开端，其相关技术发展已然取得了明显进步，系统功能构成愈加丰富，但其硬件系统的基本结构较之第一台计算机ENIAC 并没有太大变化，仍旧属于冯·诺依曼体系计算机。对计算机硬件系统组成元件及其作用的认知，是进行有效维护的发端，包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备以及总线系统等几部分。其中，运算器是对各类数据信息进行运算加工的核心部件，因而亦被称作为算数逻辑单元，可进行“加减乘除”的算数计算和“与或非”的逻辑运算，主要由通用寄存器、状态寄存器、累加器以及关键算数逻辑单元等构成；控制器可看作是计算机的大脑和指挥中心，通过对计算机输入指令的分析与调控，实现各部件操作，与运算器并合为计算机系统的中央处理器；存储器顾名思义即是计算机的记忆系统，可保存初始阶段输入及最后处理的信息，并对其进行读取，主要分为主存和辅存两部分构成；输入输出设备作为人机交互的关键，是满足用户操作要求的硬件支持，其最明显的特点是以画面的形式将计算机信息呈现出来，一般包括鼠标、键盘、打印机等等；总线系统是连接计算机各类硬件的工具，建立了其相互间数据交流与互换的通道，使之功能得以发挥，构成了严谨的计算机硬件系统。

2 计算机硬件维护价值

计算机硬件是实现计算机操作的关键支撑，其安全、平稳运行，对提升用户体验至为重要，科学维护是其中心所在。宏观信息化时代生态下，计算机应用重构了数据信息交互链路，基于互联网络支持形成了一个大型运行平台，为人们的生产生活提供了诸多便利，能够满足用户对重要信息资源的存储需求，包括网络资源和本地资源。但上述这些都是基于计算机软硬件的协同配合才能实现，如果忽视硬件维护，则可能会出现频繁死机或报错的现象，导致录入信息丢失，造成用户损失。同时，硬件作为计算机系统不可或缺的构成，对其进行有效维护，可最大限度地保证其正常工作状态。事实上，基于总线连接的计算机系统，可能会因某个部件的故障导致系统瘫痪，定期维护可减小故障率，延长计算机的使用寿命。据即有的实践经验发现，计算机硬件故障较之软件故障更加难以修复，受使用年限、电流电压、温湿度等因素的影响，在日臻复杂的运行环境下，极可能会诱发故障，如黑屏、蓝屏、死机、无显示等，如若处置不当继而会导致烧坏主板甚至电脑报废，给用户造成难以挽回的损失。因此，掌握科学的计算机硬件维护方法，可有效规避各类潜在风险，降低使用中的故障率，提高用户服务体验，是其应当重视和关心的。

3 计算机硬件维护原则

正确的硬件维护是提高计算机运行效率的有效路径，其本身作为一项相对复杂的系统化实施工程，应当坚持科学的原则导向，包括防治结合、环境清洁、由简入繁、先静后动等。其中，防治结合原则即是指将预防作为计算机硬件维护的基础措施，并基于一定的学识支持，及时发现其中存在问题、针对性地处置问题，从而促进计算机各项性能稳定、高效。现代化生活中，计算机已然成为了人们工作、学习的必要装备，但由于其使用频率高、操作频繁，长时间的运转势必会缩短其寿命，从开机启动到关机停止始终处于过饱和状态，无形中增加了其故障风险。因此，做好使用前的计算机硬件排查，防患于未然，可尽可能消除故障发生，降低后续维修成本。计算机硬件集中在主板上，在高速运行的状态下需要排风散热，如若有灰尘或其他异物干扰，可能会造成硬件损伤，定期清洁环境，可降低高温、潮湿、振动等因素的影响，提高计算机运行效率。同时，一般来讲，计算机硬件故障是一个由小到大的渐变过程，其相对复杂的系统构成，为了尽快排除问题，应遵循由简入繁的原则，首先查找外部硬件小毛病，再逐层递进到CPU、主板等硬件设备上。另外，在所有的计算机硬件故障中，电源故障最为常见，且伴存有一定的危险性，先静后动原则导向下，应注重静态体验，确认没有故障点时再行动态体验，有效防护人身安全。

4 计算机硬件维护方法

4.1 丰富知识

通过对以往计算机硬件故障的总结分析，除了硬件质量等不可抗力因素外，最直接的原因可归咎于人为操作，进一步丰富知识体系构成，是遏制故障的源头所在，这也是防治原则的基本要求。在现实的计算机操作实践中，时常会遇到计算机卡顿、运行速度慢、空间内存不足等问题，常规上均是由于信息文件存储时未有分辨硬盘造成的，用户随心所欲地存储信息，导致计算机硬件的空闲资源得不到利用，影响了其运行效率。因此，应当科学认知计算机硬件资源分配，了解什么位置存放何种类型的信息文件最佳，知道什么位置应预留大量空间。同时，绝大多数用户并非科班出身，对计算机系统的了解知之甚少，并不会过多地关心其使用正确与否，而是反复强调其性能表现。事实上，不少用户为了操作方便，并不会在系统上操作开关，而是通过简单粗暴的开关按键，一定程度上加速了计算机硬件系统的磨损，缩短了其使用寿命，尤其是电池板块的寿命影响明显。因此，建议用户利用闲余时间学习一些有关计算机硬件方面的知识，掌握简单的维护技能，重点规范自己的使用习惯。具体而言，尽可能保证低温干燥的计算机使用环境，避免损坏电子部件，并做好通风处理，定期或不定期清洁周边环境，用风扇等辅助工具去除灰尘，避免在雷雨等恶劣天气下长时间使用计算机，防护计算机硬件及自身安全。同时，选择质量好的电源插座，切忌与计算机之外的电源混用，按照操作说明进行计算机的开关机，减少同步运行多类程序的行为，以防中央处理器负载过重。

4.2 插拔替换

时至今日，计算机硬件维护技术的发展已然相当纯熟，最原始亦是最常规的处理当属插拔替换法。在实际应用过程中，计算机维护工程师通常会应用插播替换法进行故障的筛查，只需略微通晓计算机硬件系统构成及作用基本常识，即可进行该方面的操作。在具体的践行过程中，首先确定计算机硬件故障发生与否，并结合其实际情况表现，进而确定故障的位置，如键盘、鼠标、硬盘、显卡、显示器等，继而针对性地对怀疑对象进行拆卸，并更换到其他正常运行的计算机系统上，如若运行状态良好则证明该硬件无故障，直至将所有怀疑对象轮流更换之后，最终查找故障所在。在此过程中，如若发现某部分存在问题，则对其所连接的线路做进一步检查，排除安全隐患。插拔替换最适用于台式计算机的维护，所使用到的工具较为简单，但同时需要其他正常运行的计算机辅助，因此家庭中的应用不为常见。此外，还可利用最小系统法进行计算机硬件系统的维护，适用于上述操作后仍旧无法精准找到故障点的问题解决。最小系统法作为一种细致的计算机硬件维护策略，常常仅保留最为重要的部件，包括中央处理器、主板、内存、显卡等，在确定无故障发生后，则转向其他系统故障排查，并对其连接线路系统进行维护，直至找到故障位置为止。插拔替换法与最小系统法联合应用，可快速查找计算机硬件故障所在，继而针对性地进行维修，一定程度上降低了相应成本消耗，并没有过高的专业要求，适用于个人用户问题的解决。

4.3 直观体验

计算机硬件故障势必会伴随着一定的现象发生，采取类似于中医“望闻问切”的直观体验方法，对其外部构造及显而易见的故障进行排查，是最佳的解决方式之一。具体而言，首先对计算机硬件设备及其关联部位进行观察，看主机箱内的主板插槽有无损坏、内部连接线是否松动、插座位置是否歪斜、主板覆盖有无灰尘、线路连接是否断裂等，如若有或是则采取相应的维护措施。其次，认真辨别计算机硬件的运行声音，听键盘的敲击声音、风扇的转动声音、主板的报警声音等，如果有异常，则立刻采取有效措施。再次，“闻”，即在拆卸主机之后，通过闻判别是否有焦糊味，并寻找异味的来源。最后是“摸”，用手按压主板表面的芯片，感觉是否存在松动，并靠近CPU、硬盘、显示器等设备位置，感受是否存在高温。如此，在经过一系列的感官感觉之后，确定计算机硬件故障的位置，有的放矢地进行更换元器件等维护操作，确保计算机硬件系统运行安全、稳定。同时，随着现代科技发展，计算机软件的装备水平越来越高，其功能负载日臻丰富，可随着开机操作自行监测，并对计算机的运行状态进行提示，一旦出现故障问题，即可以进行相应的指示灯显示，并给出分析数据。在此基础上，再通过直观体验的方法，对计算机硬件系统进行检查，消除接触不良及金属氧化等问题。值得着重指出的是，计算机主机的拆卸要确保在关机断电的状态下进行，在排查故障之后装机时确认无异物遗留，以免造成二次伤害。

4.4 软件维护

软件维护技术的发展为计算机硬件维护提供了新的解决方式，且效率更高，有助于故障问题的快速解决。事实上，软件不兼容亦是造成计算机故障的常见原因。多数软件均具有一定的硬件监测功能，可借助其分析数据供给，确定故障的位置及其发生因由，可起到很好的警示效果。目前来讲，计算机硬件维护软件都是由第三方提供的，如360、蓝精灵、鲁大师等等，需要用户自行下载和安装，能够对计算机硬件的版本信息、应用状况、更新信息、驱动等运行状态进行诊断。例如，Cpu-Z 作为一款专业的CPU 监测软件，可支持多种类型的CPU 监测工作，同时还可检测主板和内存的相关信息，即内存双通道检测功能，且软件的启动速度较快。HD Tune是一款小巧易用的硬盘工具软件，其功能包括硬盘传输速率监测、健康状态监测、温度监测以及磁盘表面扫描等，并且可进悉尼港硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的UItra DMA 等，同时还免费服务用户，可自由使用。基于上述监测软件的动态信息反馈，可帮助用户实时了解计算机硬件系统的运行状态，通过其参数判断是否存在故障，继而辅以上述计算机硬件维护方法，可精准、高效地处理计算机硬件故障。除却上述这些，当计算机硬件出现故障之后，用户除了硬件故障排查之外，还需对运行软件进行查验，确定硬件故障是否由软件问题引起。在当前日臻复杂的计算机网络运行环境中，不法分子为了追求利益，肆意传播病毒、黑客攻击，从而导致用户显示器蓝屏、黑屏亦或外接设备失灵等，是用户所需着重防范的，以维护自身信息安全。