項(xiàng)目一初識(shí)計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)_第1頁(yè)
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項(xiàng)目一初識(shí)計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)三

任務(wù)一了解計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)任務(wù)二

認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的組成識(shí)讀計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)項(xiàng)目一?初識(shí)計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)四

查看計(jì)算機(jī)硬件的配置信息實(shí)戰(zhàn)與小結(jié)任務(wù)一了解計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)1.能夠敘述計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程。2.能夠識(shí)別計(jì)算機(jī)的主要類型,并敘述其特點(diǎn)。一、了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程發(fā)展階段主要電子器件及應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)第一代(1946—1958年)主要電子器件為電子管,使用機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言,主要應(yīng)用于國(guó)防和科學(xué)計(jì)算體積大,耗電量大,存儲(chǔ)量小第二代(1958—1964年)主要電子器件為晶體管,出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和算法語(yǔ)言體積減小,耗電量較少,運(yùn)算速度較快,成本下降續(xù)表發(fā)展階段主要電子器件及應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)第三代(1964—1971年)主要電子器件為中小規(guī)模集成電路,體積更小,以操作系統(tǒng)為中心,進(jìn)行軟件系統(tǒng)化,主要用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、文件處理、圖形處理等體積、功耗進(jìn)一步減少,可靠性進(jìn)一步提高,增加了多種外部設(shè)備第四代(1971年至今)主要電子器件為大規(guī)模集成電路,具備毫秒級(jí)操作速度及10億位存儲(chǔ)容量,已廣泛應(yīng)用在社會(huì)谷歌領(lǐng)域性能大幅度提高,體積及價(jià)格大幅下降,應(yīng)用更加廣泛當(dāng)今計(jì)算機(jī)正向著微型化、巨型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展。微型化——計(jì)算機(jī)的體積在不斷地縮小,可嵌入、可攜帶,各種穿戴設(shè)備正在悄然走進(jìn)生活。未來計(jì)算機(jī)仍會(huì)不斷趨于微型化,體積將越來越小。巨型化——計(jì)算機(jī)將具有更高的運(yùn)算速度、更大容量的存儲(chǔ)空間、更加強(qiáng)大和完善的功能,可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)化——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化徹底改變了人類世界,特別是無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),極大地提高了人們使用網(wǎng)絡(luò)的便捷性。未來計(jì)算機(jī)將會(huì)進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展。未來互聯(lián)網(wǎng)也將發(fā)展為包括物聯(lián)網(wǎng)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及與現(xiàn)實(shí)中各種網(wǎng)絡(luò)深度融合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能化——讓計(jì)算機(jī)能夠模擬人的思維能力去解決問題,從而使計(jì)算機(jī)可以越來越多地替代人類的腦力勞動(dòng),能理解自然語(yǔ)言,具有自適應(yīng)性,能夠自主完成復(fù)雜任務(wù)。未來計(jì)算機(jī)將有可能在光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等研究領(lǐng)域上取得重大突破。二、熟悉中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程中國(guó)計(jì)算機(jī)的研制起步于20世紀(jì)50年代,與國(guó)外計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程相同。相對(duì)于國(guó)際上計(jì)算機(jī)研制的狀況,國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)研制起步較晚,但是經(jīng)過科研人員的艱苦努力,目前在量子計(jì)算等很多方向上的研究已走在世界前沿,且部分研究已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。1958年8月,中科院計(jì)算所研制成功我國(guó)第一臺(tái)小型電子管通用計(jì)算機(jī)103(DJS-103),標(biāo)志著我國(guó)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生。1965年,中科院計(jì)算所研制成功第一臺(tái)大型晶體管計(jì)算機(jī)109乙。1974年,清華大學(xué)等單位聯(lián)合設(shè)計(jì)研制成功采用集成電路的DJS-130小型計(jì)算機(jī),之后又推出DJS-140小型機(jī),形成100系列產(chǎn)品。2013年6月,由國(guó)防科技大學(xué)研制的“天河二號(hào)”(TH-2)超級(jí)計(jì)算機(jī)榮登全球超算500強(qiáng)排行榜榜首,以每秒33.86千萬億次的雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度登上世界超算之巔。2016年6月,由國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心使用中國(guó)自主芯片研制的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)(見右圖),登上全球超算500強(qiáng)排行榜榜首(“天河二號(hào)”位居第二),以每秒3.39億億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度的優(yōu)異性能,成為全球運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)?!吧裢ぬ狻背?jí)計(jì)算機(jī)截至2022年,科技部批準(zhǔn)建立的國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心共有十所,分別是國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算鄭州中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算昆山中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算成都中心及國(guó)家超級(jí)計(jì)算西安中心。三、了解計(jì)算機(jī)的分類1.超級(jí)計(jì)算機(jī)——通常是指由數(shù)百、數(shù)千甚至更多的處理器(機(jī))組成的,能計(jì)算普通個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。超級(jí)計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)中功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大的一類,是國(guó)家科技發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。超級(jí)計(jì)算機(jī)2.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)——包括服務(wù)器、工作站、集線器、交換機(jī)和路由器等。3.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)——主要有IPC(PC總線工業(yè)計(jì)算機(jī))、PLC(可編程控制系統(tǒng))、DCS(分散型控制系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng))及CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種類型。大型服務(wù)器4.個(gè)人計(jì)算機(jī)——又稱微型計(jì)算機(jī),包括臺(tái)式機(jī)、一體機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)等,通常所說的“PC”即指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī),是英文“PersonalComputer”的縮寫。近年來,隨著智能手機(jī)的發(fā)展,還出現(xiàn)了形態(tài)和功能介于手機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)之間的平板計(jì)算機(jī)。筆記本計(jì)算機(jī)5.嵌入式系統(tǒng)——一種以應(yīng)用為中心,以微處理器為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,且適應(yīng)系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序四個(gè)部分組成,在日常生活中,常見的嵌入式系統(tǒng)有智能穿戴設(shè)備、智能玩具等。平板計(jì)算機(jī)如今,在辦公、學(xué)習(xí)、休閑、娛樂、購(gòu)物、醫(yī)療等不同領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)已無處不在。隨著人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展,計(jì)算機(jī)徹底影響和改變了人們的工作和生活。任務(wù)二

認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成能夠敘述計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的基本組成與工作過程。一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的,兩者缺一不可。一、了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件是指組成計(jì)算機(jī)的看得見、摸得著的實(shí)際物理設(shè)備,包括由電子、機(jī)械和光電元器件等組成的各種部件和設(shè)備。這些部件和設(shè)備按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體,稱為計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成,見下表。組成部分常見設(shè)備運(yùn)算器中央處理器(CPU)控制器存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM,通常簡(jiǎn)稱為“內(nèi)存”)外存儲(chǔ)器硬盤(包括機(jī)械硬盤、固態(tài)硬盤)、U盤、光驅(qū)等輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、手寫筆、麥克風(fēng)等輸出設(shè)備顯示器、投影儀、打印機(jī)、音箱、繪圖儀等表計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)這五大部分相互配合,協(xié)同工作。數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備進(jìn)入計(jì)算機(jī),控制器將運(yùn)算指令從存儲(chǔ)器中讀取出來,根據(jù)指令控制運(yùn)算器處理輸入數(shù)據(jù),如果產(chǎn)生中間結(jié)果則放入存儲(chǔ)器中,最終結(jié)果由輸出設(shè)備顯示出來。整個(gè)過程由控制器進(jìn)行控制。目前,運(yùn)算器和控制器一般集成在一起,組成中央處理器(CPU)。日常生活中最常用到的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的主要組成部件有中央處理器(CPU)、主板、內(nèi)存、硬盤、主機(jī)箱、主機(jī)電源、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等,如下圖所示。主機(jī)箱主機(jī)電源顯示器鍵盤和鼠標(biāo)計(jì)算機(jī)硬件中央處理器(CPU)

主板內(nèi)存硬盤從外觀上看,臺(tái)式機(jī)由主機(jī)箱、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等組成。其主板固定在主機(jī)箱上,中央處理器(CPU)、內(nèi)存、顯卡安裝在主板的專用插槽上,硬盤、主機(jī)電源裝在主機(jī)箱上,硬盤通過專用的接口線與主板連接。臺(tái)式機(jī)的前部面板和背部面板設(shè)有豐富的擴(kuò)展接口。USB接口用來連接U盤、移動(dòng)硬盤和具有USB接口的打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備,HDMI、VGA接口用于連接顯示器等顯示設(shè)備,RJ45接口用于連接網(wǎng)絡(luò)。在下圖中用直線將右側(cè)所列設(shè)備與其對(duì)應(yīng)的接口連接起來。使用微信掃描圖右側(cè)二維碼可查看視頻講解。臺(tái)式機(jī)的背部面板接口及其連接的設(shè)備二、了解計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件是指為了運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所編制的各種程序。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)按用途不同可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件通常由計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者或?qū)iT的軟件公司提供,包括操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)的監(jiān)控管理程序、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言等。應(yīng)用軟件是由軟件公司、用戶利用各種系統(tǒng)軟件、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編制的,用來解決各種實(shí)際問題的程序。直接與硬件系統(tǒng)交流的計(jì)算機(jī)軟件是操作系統(tǒng),它是計(jì)算機(jī)硬件與應(yīng)用程序及用戶之間的橋梁。目前常見的操作系統(tǒng)包括應(yīng)用最為廣泛的微軟公司的Windows操作系統(tǒng)、蘋果公司的macOS操作系統(tǒng)、開源的Linux操作系統(tǒng)的各種發(fā)行版(如較多應(yīng)用于服務(wù)器的CentOS、銀河麒麟操作系統(tǒng))等。常見操作系統(tǒng)的主界面如下圖所示。WindowsmacOSCentOS銀河麒麟常見操作系統(tǒng)的主界面

常見的應(yīng)用軟件類型及其代表性軟件示例如下:辦公軟件——WPSOffice、MicrosoftOffice等;瀏覽器軟件——QQ瀏覽器、MicrosoftEdge等;即時(shí)通信軟件——微信、QQ、阿里旺旺等;形圖像處理軟件——Photoshop、CorelDRAW等;媒體軟件——酷狗音樂、騰訊視頻等;安全軟件——360安全衛(wèi)士、金山毒霸等。其中幾種常見應(yīng)用軟件圖標(biāo)如右圖所示。WPSOfficeQQ瀏覽器微信Photoshop常見應(yīng)用軟件圖標(biāo)任務(wù)三

識(shí)讀計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)

一、了解計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的性能由多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)綜合確定,涉及體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、軟硬件配置等多方面的因素,對(duì)于大多數(shù)普通用戶來說,可以大體從以下方面來評(píng)價(jià):1.能夠準(zhǔn)確識(shí)讀計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo),并簡(jiǎn)述其含義。2.能夠?qū)τ?jì)算機(jī)的配置方案進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。1.運(yùn)算速度與字長(zhǎng)運(yùn)算速度(平均運(yùn)算速度)是指計(jì)算機(jī)每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù),一般用“每秒百萬條指令”(MIPS)或者“每秒百萬條浮點(diǎn)指令”(MFPOPS)來描述。微型計(jì)算機(jī)一般采用中央處理器(CPU)主頻來描述運(yùn)算速度,例如,酷睿i5-12400的主頻是2.5GHz。在絕對(duì)環(huán)境下(排除外部硬件影響的環(huán)境),同系列的CPU主頻越高,運(yùn)算速度就越快。判斷CPU的性能強(qiáng)弱,除了要看CPU主頻外,還需要看CPU的核心數(shù)、線程數(shù)以及緩存容量。字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)一次能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長(zhǎng)越大,表示數(shù)的范圍越大,精度也越高。在其他指標(biāo)相同時(shí),字長(zhǎng)越大,計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度就越快。早期微型計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)一般是8位、16位、32位,現(xiàn)在主要是64位。

2.存儲(chǔ)器容量

存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的部件。存儲(chǔ)器以字節(jié)為單位保存數(shù)據(jù)。每個(gè)字節(jié)(Byte,簡(jiǎn)寫為B)都由8個(gè)二進(jìn)制位(bit)組成,即1Byte=8bit。存儲(chǔ)容量常用的計(jì)量單位有KB(千字節(jié))、MB(兆字節(jié))、GB(吉字節(jié))和TB(太字節(jié)),其換算關(guān)系如下:1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱主存、內(nèi)存),是CPU可以直接訪問的存儲(chǔ)器,需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的。內(nèi)存容量的大小反映了計(jì)算機(jī)即時(shí)存儲(chǔ)信息的能力。目前,微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量通常有8GB、16GB、32GB等。外存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱外存),包括硬盤、U盤等,是可長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器的容量越大,存儲(chǔ)的信息就越多,可安裝的應(yīng)用軟件就越豐富。硬盤有機(jī)械硬盤(HDD)和固態(tài)硬盤(SSD)之分。機(jī)械硬盤采用磁性碟片來存儲(chǔ)數(shù)據(jù),容量大、價(jià)格低,但怕震動(dòng),讀寫速度慢。固態(tài)硬盤通過存儲(chǔ)芯片來存儲(chǔ)數(shù)據(jù),相比機(jī)械硬盤,具有能耗低、無噪聲、抗震動(dòng)、散熱少、體積小和速度快的優(yōu)勢(shì),不過價(jià)格相對(duì)較高,使用壽命有限。常見的硬盤容量有256GB、512GB、1TB、2TB等。讀/寫速度、緩存大小、接口和協(xié)議等也是衡量存儲(chǔ)器性能的重要參數(shù)。

3.外部設(shè)備配置及擴(kuò)展能力外部設(shè)備配置及擴(kuò)展能力主要是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備連接時(shí)的便捷性與兼容性,如USB接口類型及數(shù)量、顯示器接口類型等。二、計(jì)算機(jī)配置方案的簡(jiǎn)單分析某品牌在電商平臺(tái)展示的一款臺(tái)式計(jì)算機(jī)主要配置方案如下圖所示。配置方案示例任務(wù)四

查看計(jì)算機(jī)硬件的配置信息1.能夠查看計(jì)算機(jī)硬件的配置信息。2.能夠根據(jù)需要選擇適合的計(jì)算機(jī)配置。利用系統(tǒng)工具、專業(yè)軟件可以快速查看計(jì)算機(jī)硬件的配置信息。一、了解認(rèn)知中央處理器參數(shù)中央處理器(CPU)是計(jì)算機(jī)的核心部件,配置計(jì)算機(jī)時(shí),主要關(guān)注主頻/睿頻、核心數(shù)、線程數(shù)、緩存等參數(shù)。1.主頻、睿頻主頻即CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率,表示CPU的運(yùn)算速度。主頻越高,CPU的運(yùn)算速度越快。有的CPU在應(yīng)對(duì)復(fù)雜使用情況時(shí),會(huì)自動(dòng)加速到合適的頻率,這個(gè)能加速到的最大頻率稱為睿頻,如i3-10105F的睿頻是4.4GHz。主頻是CPU性能表現(xiàn)的一個(gè)方面,但并不能完全代表CPU的整體性能,還要綜合核心數(shù)、緩存大小、架構(gòu)等方面來體現(xiàn)。2.核心數(shù)通俗地說,核心數(shù)就是一個(gè)CPU中集成的物理核心的數(shù)量。核心又稱內(nèi)核,是CPU最重要的組成部分,CPU所有的計(jì)算、接受/存儲(chǔ)命令、處理數(shù)據(jù)都由核心執(zhí)行。常見的CPU核心數(shù)有雙核、四核、六核、八核、十二核等。核心數(shù)是CPU同時(shí)處理任務(wù)數(shù)量能力的體現(xiàn)。在頻率、緩存大小等條件相同的情況下,核心數(shù)多的CPU整體性能較強(qiáng)。3.線程數(shù)線程數(shù)是指CPU同一時(shí)刻可以同時(shí)運(yùn)行的線程數(shù)量。多線程運(yùn)行能充分發(fā)揮CPU效能,提高利用率。CPU的線程數(shù)與核心數(shù)有關(guān),如i3-12100是4核8線程處理器、i5-12400是6核12線程處理器等。4.緩存緩存的作用是減少CPU處理數(shù)據(jù)的等待時(shí)間。緩存容量大,CPU的等待時(shí)間短,執(zhí)行速度相對(duì)就快。緩存一般分為三級(jí),就讀取速度和讀取優(yōu)先級(jí)而言,一級(jí)緩存大于二級(jí)緩存,二級(jí)緩存大于三級(jí)緩存。二、查看中央處理器參數(shù)查看CPU參數(shù)的方法有多種:可以通過Windows自帶的命令行工具WMIC,運(yùn)行命令“cpugetnumberofcores”查看計(jì)算機(jī)CPU的核心數(shù),運(yùn)行命令“cpuget*”查看CPU更詳細(xì)的信息;可以打開Windows的任務(wù)管理器,在“性能”標(biāo)簽頁(yè)中選擇“CPU”項(xiàng),查看CPU的頻率、核心數(shù)及一/二/三級(jí)緩存大小等信息;還可以使用第三方軟件或?qū)I(yè)網(wǎng)站查閱詳細(xì)的信息,如右圖所示。通過專業(yè)網(wǎng)站查詢到的i5-12400F部分參數(shù)三、查看內(nèi)存、硬盤的配置情況內(nèi)存、硬盤是計(jì)算機(jī)中重要的存儲(chǔ)器,是計(jì)算機(jī)不可缺少的部件。內(nèi)存為系統(tǒng)、軟件提供運(yùn)行空間,硬盤為系統(tǒng)、軟件提供存儲(chǔ)空間。內(nèi)存的大小和性能決定了計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)行速度和可同時(shí)運(yùn)行的數(shù)量,硬盤的大小和性能決定了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少和讀寫速度。內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是臨時(shí)的,一旦斷開電源,就會(huì)丟失。硬盤可以永久存儲(chǔ)數(shù)據(jù),即使斷開電源數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。查看內(nèi)存、硬盤配置的方

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