计算机硬件材料的现状及发展趋势

计算机硬件材料的现状及发展趋势

摘要：近年来，我国的计算机行业有了很大进展，计算机硬件材料的检查工作也越来越受到重视。随着社会发展需求的变化，计算机也在不断优化，尤其是计算机的运算速度、精度、存储和记忆功能等性能方面得到很大提升。计算机硬件材料与计算机硬件性能具有直接的关系。对此，文章就计算机迎检材料的现状及发展趋势进行研究，希望有助于推动计算机硬件材料的发展。

关键词：计算机；硬件材料；合金材料

引言

在当今的互联网时代，计算机技术已经成为社会发展的重要生产力，紧紧融入社会的生产和生活中。计算机硬件系统是计算机的重要组成部分，是计算机软件系统运行的重要基础。在计算机硬件系统中，硬件材料直接关系着计算机硬件系统的性能水平，值得深入研究，逐步将新型硬件材料应用到计算机硬件系统中，有利于进一步提升计算机的综合性能。

1计算机硬件组成

现代计算机是按照图灵机模型设计的，从功能上分为主机设备和外部设备，详细组成结构。CPU中央处理器，中央处理器相当于整个计算机的大脑，是硬件系统中最核心的部件。负责指令的读取和对指令的译码并执行。CPU主要分为两部分，控制器和运算器。在计算机整个体系结构中，CPU对整个计算机的硬件资源进行控制调配，计算机软件的运行就是通过指令来映射成CPU的操作。内存，内存是计算机系统的记忆中心，有了记忆才能保证正常的工作。内存又称之为主存，CPU是通过读取内存中存储的指令来运行的，系统以及应用程序在运行过程中产生的数据都是存放于内存中。但内存是以电信号的方式进行存放，因此只能临时存放数据，在电源关闭后存放的的数据就会丢失。存储设备，在计算机系统中，主要的存储设备是硬盘，利用磁记录技术，能过存储大量的二进制数据，并且在电源关闭后也能保持数据不丢失。传统的机械硬盘有一个主轴，主轴上有一个或多个盘片，所有盘片都围绕着主轴转动。每个盘片上方都有一个磁头，通过磁头臂的控制实现数据的读写。

2常见的计算机硬件材料

2.1ABS/PC工程塑料

工程塑料的优点在于具有较轻的质量，能够对一定的化学药品具备耐腐蚀性且易加工。同时，工程塑料还可以在其表面涂装着色，具有良好的绝缘性能。因此，工程塑料通常被应用于电子产品零部件。其中ABS、PC等工程塑料是计算机硬件中的常用材料。PC工程塑料的耐热耐候性良好，且外形尺寸相对比较稳定，不易发生变形，具有良好的抗冲击性能。ABS工程塑料则具有良好的加工流动性，其加工使用成本相对较低，在后期使用过程中易于维护。但是，整体上来说，ABS/PC工程塑料的综合机械性能并不理想，采用这种工程塑料的计算机硬件其质量相对较大，使得计算机机身相对比较厚重，不符合现代人们对轻薄设计的需求。尤其是ABS工程塑料的散热效果并不理想，在机械强度和韧性方面也有所欠缺。采用ABS工程塑料所制备的计算机硬件外壳在经过长时间的使用后，很容易发生磨损，甚至产生变形等。

2.2钛合金材料

钛合金的优点是坚固、耐用、耐磨、轻便以及散热性好，可以加工出比铝镁合金更加复杂的外形，同时兼具很好地抗撞击特性，这一优点可以让笔记本体积做得更小。钛合金比镁合金坚固3~4倍，韧性更好。但缺点就是钛是种昂贵的金属，因此用它制造笔记本会有些过于昂贵，加之铸造工艺较为困难，必须通过焊接等加工程序才能制成笔记本外壳，所以限制了其推广。

3新型的计算机硬件材料

随着计算机的深入发展和材料技术的进步，一些新型的计算机硬件材料应运而生，其中比较典型的有碳纤维复合材料、气凝胶、复合导电性高分子材料。（1）碳纤维复合材料的综合性能良好，其强度高、比重低、耐腐蚀性强等优点为轻便超薄型计算机硬件的生产提供了重要支持。尤其是汽车、电子、家用、仪表、航空等多个领域对设备轻量型和小型化的计算机需求十分明显。碳纤维复合材料不仅具备工程塑料良好的可塑性，还具备合金材料的高强度性能，在导热能力等方面也具有良好的应用效果。同时，碳纤维复合材料属于一种导电材料，在实际应用过程中能够起到类似金属的屏蔽作用，这就减少了工程塑料需在外层加镀金属膜的工序，以实现对电磁波的屏蔽。但是，碳纤维复合材料的加工工艺相对复杂，其生产成本相对较高。现阶段，碳纤维复合材料的加工生产还不能实现批量生产。因此，碳纤维复合材料的计算机硬件价格相对较高，其应用尚不普遍。（2）气凝胶的显著特点在于密度低、隔热性好。这就使得气凝胶所制备的计算机硬件材料相对轻薄，并且利于计算机硬件散热，提升用户的体验感。（3）复合导电性高分子材料也是一种新型材料，其特点就在于具有导电性能。例如导电橡胶被压缩到一定程度后就可以实现导电，因此通常被应用在计算机键盘。同时，导电橡胶还具有电磁密封能力和水汽密封能力，这种特性能够很好地保护计算机内部零部件，具有良好的应用效果。

4计算机硬件及其工程材料的发展趋势

4.1为计算机硬件创设理想的运行环境

计算机硬件所在的运行环境深刻影响计算机硬件的使用性能和使用寿命，因此，为了能够减少计算机系统硬件故障，需要相关人员为计算机硬件创设适合的运行环境。第一，确保计算机系统运行温度的适宜。一般情况下，计算机系统的运行温度需要控制在10摄氏度到35摄氏度之间。同时，在计算机系统运行的过程中还需要做好系统的散热，对于台式机需要检查机箱内部的散热风扇是否处于正常的运行状态。对于笔记本电脑，则是可以考虑为其增加设置散热板，在散热板的支持下来防范因为硬件温度较高所引起的烧损故障。第二，在计算机系统运行的过程中要密切关注硬件所在的空气湿度，即将计算机系统的运行湿度控制在三成到八成的比重，通过把控湿度来防范因为湿度过高所引起的电路短路情况，为计算机系统的稳定运行提供良好的环境支持。第三，确保计算机系统运行环境的清洁。灰尘的存在会干扰计算机系统的稳定运行，特别是计算机主板上集成电路、中央处理器会因为灰尘的累积出现散热问题，加速计算机元器件的损坏，最终偶会降低计算机系统的运行速度，甚至还会让计算机系统频繁地出现死机。第四，计算机系统连接电源的安全、稳定。通过保证电源的稳定能够规避频繁断电所引起的硬件损伤。

4.2朝着微型化、网络化和智能化的方向发展

计算机硬件作为计算机结构中的重要组成部分，对于计算机性能的影响是相对较大的。前面提到，计算机的中央处理器、存储器等都处于不断缩小体积的发展趋势，而在功能和信息处理性能方面的要求却是显著提升的。随着科学技术的不断发展，越来越多的高科技技术被应用到计算机系统中，材料科学就是其中的一种。可见科学技术的发展与进步有助于更好地优化计算机硬件系统。尤其是在当今绿色环保的社会发展理念下，计算机硬件材料的应用与生产也需要积极融入环保、节能、高效的生产理念，积极探索新型的绿色环保材料，同时也在一定程度上保障计算机的运行与维护速度。

4.3计算机日常使用习惯

养成良好的计算机使用习惯，可以有效增加计算机的使用年限。首先养成正常开关机的习惯，电脑开启前，先开启外接设备，如显示器、打印机、扫描仪等，然后再启动主机电源开关；关机时，从“开始”菜单中选择关机，切忌直接使用主机开关或者插拔电源的方式进行关机。当计算机在使用过程中，突然死机时，尝试使用热启动的方式，即使用【Ctrl】+【Alt】+【Del】组合键进行重启，如果依然没有反应，再尝试使用强制方式进行关机。同时，避免频繁地开关计算机，关机后立即启动电源，电源装置容易产生突发电流，从而造成其中电子元件和硬盘的损坏。因此建议在关闭电脑后，至少等待5秒以上的时间再进行启动。其次，定期进行磁盘碎片整理，由于文件的反复写入和删除，会产生许多的磁盘碎片，这些碎片分布在不同的扇区中间，造成了空闲扇区上的物理隔离，这样文件在读写时就需要来回移动磁头，严重降低了磁盘的访问速度。

4.4为计算机硬件创设理想的运行环境

计算机硬件所在的运行环境深刻影响计算机硬件的使用性能和使用寿命，因此，为了能够减少计算机系统硬件故障，需要相关人员为计算机硬件创设适合的运行环境。第一，确保计算机系统运行温度的适宜。一般情况下，计算机系统的运行温度需要控制在10摄氏度到35摄氏度之间。同时，在计算机系统运行的过程中还需要做好系统的散热，对于台式机需要检查机箱内部的散热风扇是否处于正常的运行状态。对于笔记本电脑，则是可以考虑为其增加设置散热板，在散热板的支持下来防范因为硬件温度较高所引起的烧损故障。第二，在计算机系统运行的过程中要密切关注硬件所在的空气湿度，即将计算机系统的运行湿度控制在三成到八成的比重，通过把控湿度来防范因为湿度过高所引起的电路短路情况，为计算机系统的稳定运行提供良好的环境支持。第三，确保计算机系统运行环境的清洁。灰尘的存在会干扰计算机系统的稳定运行，特别是计算机主板上集成电路、中央处理器会因为灰尘的累积出现散热问题，加速计算机元器件的损坏，最终偶会降低计算机系统的运行速度，甚至还会让计算机系统频繁地出现死机。第四，计算机系统连接电源的安全、稳定。通过保证电源的稳定能够规避频繁断电所引起的硬件损伤。

4.5固态硬盘故障

与以往机械硬盘相比，固态硬盘的读写能力非常强，能够有效促进计算机运行计算速度的提升。固态硬盘在使用中容易出现掉速和掉盘两类故障。固态硬盘由于存储颗粒和自身工作机理影响，在产生故障后，基本难以找回所存储的数据信息。在计算机运行中，如果发生异常断电，就可能损坏FTL映射表，如果FTL映射表发生损坏，不仅会影响固态硬盘的正常读写，如果情况严重时还会损坏固态硬盘引起掉盘。在计算机突然停电时，固态硬盘虽然采用SDRAM缓存，但是在突然停电时，其中的数据就不能及时写入NandFlash，此时就会导致数据丢失。对于此类故障，需要先检查链接电源管理、SATA接口等方面有无问题，如果经排查和处理后仍存在故障，则需要检查固件是否有更新，通过更新固件也能够有效解决部分固态硬盘运行故障。

结语

综上所述，计算机硬件系统作为计算机中的物理装置，直接关系着计算机运行的工作质量和工作效率。计算机硬件系统的发展需要现代科学技术的支撑。计算机硬件材料需要随着计算机硬件系统性能的发展而不断优化改进，以满足计算机硬件系统微型化和智能化的发展需求，同时符合现代社会绿色环保的可持续发展理念。对此，相关领域工作人员需要积极探索新型高科技材料，并加强实践应用，推动计算机的整体发展与进步。

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