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作者：林东编

出版社：电子工业出版社

出版时间：2016-03-01

书籍编号：30468325

ISBN：9787121282010

正文语种：中文

字数：174144

版次：3

所属分类：教材教辅-中职/高职

版权信息

书名：计算机组装与维修（第3版）

作者：林东

ISBN：9787121282010

版权所有 · 侵权必究

前言

《计算机组装与维修》第2版自2008年6月出版以来，被多所中等职业技术学校有关专业作为教材使用。第2版出版已有7年多，在这7年的时间里，新的计算机部件、新技术不断涌现，第2版中的部分内容有些陈旧。因此，《计算机组装与维修（第3版）》对有关内容做了较大幅度的增加、删除、调整，以适应计算机部件的发展变化。

中等职业技术教育要求培养与社会主义现代化建设相适应的德、智、体、美等全面发展，具有综合职业能力，在生产、服务、技术和管理第一线工作的高素质劳动者和中级专门人才。本书以中等职业技术教育培养目标为要求，突出中等职业教育的特点：以能力为本位，贯彻精讲多练的原则，培养学生的实践技能。因此，本书尽可能从应用和技能训练出发，深入地介绍了计算机的基础知识和基本技能，安排了较多的练习和实践。

本书共8章，包括概论、微型机的基本系统、微型机的基本系统组装、微型机主要外部设备、微型机联网、笔记本式计算机、微型机系统的维护、微型机系统的维修。本书以当前流行的微型计算机为基础，详细介绍了各种流行配件，如主板、微处理器、内存条、硬盘驱动器、光盘驱动器、显卡与显示器、声卡与音箱、打印机、扫描仪、数码照相机、网卡、双绞线、交换机和路由器、笔记本式计算机等部件的分类、结构、技术指标、选购原则、基本工作原理、常见使用和维护方法，以及如何将它们组装成一台微型机，如何合理进行软、硬件设置、测试；还简要介绍了Windows 8.1的安装、常见驱动程序的安装、克隆软件的基本操作；讲解了对等网络组建方法、小区上网的方法；叙述了微型机系统故障的形成原因、常规检测方法，以及日常的维护、维修等。

本书内容全面、丰富、实用，介绍的部件力求新颖，文字通俗易懂。各校在教学组织中要根据各校具体情况，结合课程教学和实践，组织学生进行计算机部件情况市场调查，随时跟踪市场，提出系统集成的不同方案。

本书由林东、陈国先担任主编，参与编写的还有杨建南、苏李果，他们对本书的编写提出了许多宝贵的意见，电子出版社对本书的出版给予了极大的关心和支持，在此表示衷心感谢。

由于编者水平有限，书中难免出现疏漏和错误之处，敬请广大读者批评指正。

编者

第1章 概论

1.1 微型机的发展与基本工作原理

世界上第一台电子数字计算机于1946年诞生于美国。在以后的几十年里，电子计算机的发展极其迅速，先后经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的演变。

1.1.1 微型机的发展概况

微型机的核心部件是中央处理器（CPU），各种档次的微型机均是以CPU的不同来划分的。目前属于PC（Personal Computer）系列的个人微型机，都是采用美国Intel公司的微处理器或其他公司生产的兼容微处理器作为CPU的。

微型机的发展与微处理器的发展密切相关，如果没有先进的微处理器作为微型机系统的CPU，那么微型机的发展便不可能。在众多的微型机系统中，IBM PC及其兼容机的发展最具有代表性，在Intel X86微处理器不断更新换代的推动下，微型机系统也在不断地推陈出新，从8086（PC/XT）、80286、80386、80486、Pentium、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium 4、Celeron D、Athlon XP、Athlon 64，到现在的酷睿2、第一代Core、第二代Core、第三代Core、第四代Core、羿龙系列、第一代APU、第二代APU、第三代APU等微型机，随着CPU性能的不断提高，以及大容量存储器的广泛配置，使得微型机的整机性能进一步提高。技术的进步、生产的发展、市场的竞争，致使微型机硬件产品价格不断下降，使更多的人能够买得起，从而极大地推动了计算机技术的普及与提高。表1-1为2000年之后主要CPU发展情况。

表1-1 2000年之后主要CPU发展情况

续表

1.1.2 微型机的基本工作原理

目前，微型计算机基本上是根据冯·诺依曼原理工作的，这种微型机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成。人们通常为解决某一具体问题编写了微型机能够识别的一系列命令或语句，这些语句的有序集合称为程序。而程序中的每一个操作步骤都用于指示微型机做什么和如何做，微型机的工作过程就是程序的执行过程。每条指令执行时，控制器先要将执行的指令和数据从内存储器中取出，然后控制器通过对指令的译码，控制运算器对数据进行相应的操作或处理，运算的结果传回内存储器，内存储器再在控制器的控制下由输出设备输出数据。同时，控制器能够根据指令执行的结果，控制输入设备为存储器传送下一条要执行的指令，这样，微型机就能够一条指令一条指令地自动运行下去，如图1-1所示。

图1-1 微型机工作流程图

1.2 微型机系统的组成与类型

1.2.1 微型机系统的组成

微型计算机系统主要由硬件和软件组成，硬件主要指组成计算机而有机联系的电子、电磁、机械、光学元件、器件、部件或装置等，它是有形的物理实体。软件包括计算机运行的各种程序、文档等。

通常微型计算机的硬件是由五大部分组成的：中央处理器、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备。此外，还有总线和电源，如图1-2所示。软件主要由系统软件、程序设计语言、数据库系统和应用软件组成，如图1-3所示。

图1-2 微型机硬件组成

图1-3 微型机的软件组成

微型机的各个部件主要包括CPU、主板、内存储器、电源、机箱、硬盘存储器、光盘存储器、显示器、音箱、各种适配器、键盘和鼠标等。下面对各个部件的外观和作用进行简单的介绍。

1.CPU

CPU也称为中央处理器，如图1-4所示。其主要功能是进行各种算术运算和逻辑运算，能根据指令发出各种控制命令，控制各个部件协调工作。

图1-4 中央处理器外观图

2.电源盒

电源盒外观如图1-5所示，电源盒主要功能是将市电220V电压转换为微型机各个部件需要的电压，作为各个部件的动力之源。

图1-5 电源盒外观图

3.主板

主板外观如图1-6所示，主板是微型机的最大的一块电路板，主板提供CPU、内存条、声卡、显卡、网卡等各种适配器的插槽和接口，是连接各种微型机部件的桥梁。

图1-6 主板外观图

4.内存条

内存条外观如图1-7所示，它用于存放当前正在使用的数据或软件，供CPU直接读取。它具有存储速度快的特点，但容量有限，不能长期保存数据。

图1-7 内存条外观图

5.磁存储设备

磁存储设备主要有硬盘驱动器，如图1-8所示，其主要作用是存储各种软件、数据等信息，作为微型机存储各种信息的仓库。硬盘存储具有容量大，单位成本低，存储的数据不会因为掉电而丢失等特点。

图1-8 硬盘驱动器外观图

6.光盘驱动器

光盘驱动器有只读型、读写型和可读可写可擦型等，如图1-9所示。其主要作用是存储各种软件、数据等信息，光盘驱动器容量大、使用寿命长、成本低、移动方便。

图1-9 光盘驱动器外观图

7.各种适配器

适配器主要有网卡、声卡、显卡，显卡外观如图1-10所示，显卡是主机与显示器之间的接口电路，主要功能是将需要显示的图像数据转换成视频控制信号，控制显示器显示图像。

声卡有的安装在主板PCI扩展槽上，有的集成在主板上。声卡将输入的声音信号转换为数字信号存储在硬盘上，还可以将数字信号转换为模拟信号通过音箱发出声音。

网卡是连接本地微型机和外部网络的接口电路，通过它能实现微型机的联网。

网卡主要集成在主板上。

图1-10 显卡外观图

8.显示器

显示器主要有CRT显示器和液晶显示器，如图1-11所示。显示器的主要功能是通过显卡送出的信息，能够在显示器显示各种文字和图形信息。

图1-11 CRT显示器和液晶显示器外观图

9.键盘和鼠标

键盘和鼠标如图1-12所示，微型机需要处理的程序、数据及各种操作命令等都是通过它们输入的。

图1-12 键盘和鼠标外观图

10.主机箱

主机箱如图1-13所示，主机箱是微型机的外壳，用来安装电源盒、主板、磁存储设备、光盘驱动器、各种适配器等。主机箱还具有防尘、防静电和抗干扰等作用。

图1-13 主机箱外观图

1.2.2 微型机的类型

可以从不同的角度对微型机进行分类。

1.按组装形式和系统规模分类

① 单片机。单片机是一种将CPU单元、部分存储器单元、部分I/O接口单元以及内部系统总线等单元集成在一块大规模集成电路芯片内的计算机。它具有完整的微型计算机的功能。随着集成电路技术的发展，近年来推出的高档单片机除了增强基本微型机功能以外，还集成了一些特殊功能单元，如模/数、数/模转换器，DMA控制器，通信控制器等。单片机具有体积小、可靠性高、成本低等特点，广泛应用于仪器、仪表、家电、工业控制等领域。

② 单板机。单板机是一种将微处理器、存储器、I/O接口电路，简单外设（键盘、数码显示器）以及监控程序固件（PROM）部件安装在一块印制电路板上构成的微型计算机。单板机具有结构紧凑、使用简单、成本低等特点，常应用于工业控制及教学实验等领域。

③ PC。PC实际上是一个计算机系统，它将一块主机板、微处理器、内存、若干I/O接口卡、外部存储器、电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示器、键盘、打印机等基本外部设备。PC具有功能强、配置灵活、软件丰富等特点，广泛应用于办公、商业、科研等许多领域，它是一种使用最普及的微型机系统。

2.按微处理器位数分类

微处理器的处理位数是由运算器并行处理的二进制位数决定的。具有不同处理位数的微处理器，其性能是不同的，处理器位数越多，性能就越强。

① 8位微型机。这是以8位微处理器为核心的微型机，如早期的Z80单板机、IBM最初的PC、MCS-51系列单片机等。8位微型机主要应用于字符信息处理、简单的工业控制等领域。它在硬件方面有广泛的芯片与设备支持，在软件方面也有丰富的应用。但是8位微型机无法胜任高速运算和大容量的数据处理。

② 16位微型机。这是以16位微处理器为核心的微型机。如PC/AT、MCS-96单片机等。16位微型机比8位微型机具有更高的运算速度、更强的处理性能，并可用于实时的多任务处理，因而应用领域更加广泛。

③ 32位微型机。这是以32位微处理器为核心的微型机，如PC 386、PC 486及MCS-96单片机等。目前，32位微型机的功能已达到并超过早期的小型机，它能综合处理数字、图形、图像、声音等多媒体信息，广泛应用于数据处理、科学计算、CAD/CAM、实时控制、多媒体等领域。

④ 64位微型机。这是以64位微处理器为核心的微型机，如Intel 酷睿i7、酷睿i5、酷睿i3等。由这类微处理器组成的微型机是迄今速度最快、功能最强的微型机。

计算机除了按以上分类外，还可以按外形分类，主要有掌上型微型机、平板式微型机、笔记本式微型机和台式微型机；按微型机的装配形式分为原装机和组装机；按微型机的用途分为服务器、工作站、台式机和笔记本式计算机；按功能分为专用微型机和通用微型机，专用微型机有专用于工业控制的工控机、娱乐用的游戏机等，通用微型机就是办公室和家庭使用的微型机。

本章主要学习内容

① 微型计算机的发展和基本工作原理。

② 微型计算机的系统组成和分类方法。

实践1

1.实践目的

① 了解各种微型机的外观。

② 了解微型机各部件的外观和主要作用。

2.实践内容

到当地出售微型机部件的商场参观，熟悉各种微型机的部件。

练习1

一、填空题

1.世界上第一台电子数字计算机（）年诞生于美国，计算机先后经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路和（）集成电路的演变。

2.微型计算机基本上是根据（）原理工作的，这种微型机硬件主要由（）、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成。

3.通常微型计算机的硬件由五大部分组成：中央处理器、（）、外存储器、（）、输出设备。

4.内存条用于存放当前（）的数据或软件，供（）直接读取。

二、选择题

1.微型机的微处理器第四代Core采用的工艺是（）。

A.22nm

B.28nm

C.32nm

D.45nm

2.硬盘存储（），存储的数据不会因为掉电而丢失。

A.容量大，单位成本低

B.容量大，单位成本高

C.容量小，单位成本低

D.容量小，单位成本高

3.目前微处理器为核心的微型机（如Intel 酷睿i7）主要属于（）的计算机。

A.16位

B.24位

C.32位

D.64位

三、简答题

1.微型机的各个部件包括什么?

2.微处理器的主要功能是什么?

3.微型计算机按组装形式和系统规模是如何分类的?

第2章 微型机基本系统

2.1 主机

主机主要包括主板、CPU、内存条和电源盒。下面对其进行介绍。

2.1.1 主板

主板又名为主机板、系统板、母板等，是PC的核心部件。它一般是一块4层的印制电路板（也有些是6层的），分上、下表面两层，中间两层，如图2-1所示。

主板一般有几种分类方法：按CPU的插座划分、按使用的芯片组划分、按主板的结构划分、按主板的应用范围划分、按主板的某些主要功能划分等，主要是以CPU的插座和主板的结构划分的。

图2-1 主板各部件名称

1.主板的重要组件

（1）CPU插座

主板上有CPU插座，用户根据自己的需要选择安装CPU。不同档次的CPU需要不同类型的CPU插座。

CPU插座主要有：Intel公司的Socket 478（针式）、LGA 775（触点式）、LGA 1366（触点式）、LGA 1156（触点式）、LGA 1155（触点式）、LGA 1150（触点式）；AMD公司的Socket FM2+（针式）、Socket FM2（针式）、Socket FM1（针式）、Socket AM3（针式）、Socket AM2+（针式）、Socket AM2（针式）等。每一种CPU插座可以插接不同类型的CPU。插座的形状如图2-2所示。

图2-2 Socket AM2 CPU 插座

（2）主板的主要芯片

① 芯片组决定了主板的功能，进而影响到整个计算机系统性能的发挥，芯片组是主板的“灵魂”，如图2-3所示。芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低。

图2-3 芯片组

芯片组的分类，按用途可分为服务器、工作站、台式机、笔记本式计算机等类型；按芯片数量可分为单芯片芯片组，标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组（主要用于高档服务器、工作站）；按整合程度的高低，可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等。

标准南、北桥主板芯片组中CPU的类型、主板的系统总线频率、内存类型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的，北桥一般在CPU插槽和内存插槽附近，且常常盖有散热片。北桥主要负责管理CPU、内存、显示插槽等高速部分。而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB 3.0/2.0/1.1、IEEE 1394、串口、并口、笔记本式计算机的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥芯片决定的。南桥芯片一般位于主板上离CPU插槽较远的下方、PCI插槽的附近，这种布局考虑到了其连接的I/O总线较多，离处理器远一些有利于布线。有些芯片组由于纳入了3D加速显示（集成显示芯片）、AC＇97声音解码等功能，因此决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。

到目前为止，能够生产芯片组的厂家有英特尔（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ALi（中国台湾）、AMD（美国）、NVIDIA（美国）、ATI（加拿大）、Server Works（美国）等，以英特尔和VIA的芯片组最为常见。

② 基本输入/输出系统（Basic Input Output System，BIOS）本身是一段程序，负责实现主板的一些基本功能并提供系统信息，如图2-4所示。由于主板设计具有多样性，每种主板的BIOS设计是不一样的，每块主板都对应各自的BIOS。当BIOS不正确时，主板轻则工作不正常，重则不能启动。

“BIOS芯片”的芯片确切来说是ROM（只读存储器）。根据BIOS的字节大小，主板会使用相应容量的EEPROM。

图2-4 BIOS芯片

③ CMOS（由互补金属氧化物半导体组成的一种大规模集成电路）是微型机主板上的一块可读写的RAM，只有数据保存功能，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使关闭机器，信息也不会丢失。而CMOS中各项参数要通过专门的程序来设定。现在多数厂家将CMOS芯片做到了南桥芯片中，在开机时通过特定的按键可进入CMOS设置程序（在BIOS芯片内），方便地对系统进行设置，因此CMOS设置又被称为BIOS设置。

④ 板载音效芯片是指主板整合的声卡芯片。板载声卡是主板的标准配置，如图2-5所示。

图2-5 板载声卡

⑤ 板载网卡芯片是整合了网络功能的主板集成的网卡芯片，如图2-6所示，与之相对应，在主板的背板上也有相应的网卡接口（RJ-45），该接口一般位于音频接口或USB接口附近。

图2-6 板载网卡芯片

（3）内存条插槽

内存条插槽的作用是安装内存条，如图2-7所示。常见的内存条插槽有DIMM（DDR为184线，DDR2和DDR3为240线）。插槽的线数是与内存条的引脚数一一对应的，线数越多，插槽越长。

DDR2和DDR3内存条可以提供64位线宽的数据，DDR2工作电压为1.8V，DDR3工作电压为1.35V～1.5V。

图2-7 240线的内存条插槽

（4）总线扩展槽

在主板上占用面积最大的部件就是总线扩展插槽，用于扩展PC功能的插槽通常称为I/O插槽，大部分主板有3～8个扩展槽，它是总线的延伸，也是总线的物理体现，在上面可以插入标准组件，如网卡、多功能I/O卡、解压卡、调制解调器卡、声卡等。

① PCI插槽如图2-8所示。PCI即为外部设备互连。它是一个先进的高性能局部总线，PCI扩展插槽具有较高的数据传输速率及很强的负载能力，并适用于多种硬件平台。

图2-8 PCI插槽

② AGP插槽如图2-9所示。AGP即为高速图形端口，也称为AGP总线，是Intel公司为提高计算机系统的3D显示速度而开发的，仅用于早期AGP显卡的安装。AGP端口标准已由AGP 1.0（1x、2x）发展到AGP 2.0（AGP 4x）和AGP 3.0（AGP 8x），最大数据传输速率高达2132Mb/s。

图2-9 AGP插槽

AGP插槽性能参数如表2-1所示。

表2-1 AGP插槽性能参数

常用的AGP接口为AGP 4x和AGP 8x接口。AGP 8x规格与旧有的AGP 1x/2x模式不兼容。而对于AGP 4x系统而言，AGP 8x显卡可以在其上工作，但仅会以AGP 4x模式工作，无法发挥AGP 8x的优势。

③ PCI-E插槽如图2-10所示。PCI-E技术于2002年年底被审核批准，拥有PCI-E技术的主板正式面世。这项技术将在十年甚至更长的时间内解决带宽不足的问题。当前，PCI-E共有6种规格。

图2-10 PCI-E x1和x16插槽

这6种规格分别为x1、x2、x4、x8、x12、x16。其中，x4、x8和x12三种规格是专门针对服务器市场的，而x1、x2和x16三种规格则是为普通计算机设计的。

PCI-E技术传输速率的性能指标含义：x1表示有1条数据通道，x2表示有2条数据通道，x4表示有4条数据通道，以此类推。其中，每条数据通道均由4个针脚组成。PCI-E可达到的速率如表2-2所示。PCI-E有2.0版本和3.0版本。

表2-2 PCI-E可达到的速率比较

（5）硬盘、光驱插座

① EIDE插座最重要的作用是连接EIDE光驱。标准的EIDE插座具有16.7Mb/s的数据传输速率，主板支持Ultra DMA/66规范，能以66Mb/s的速率与Ultra DMA/66接口交换数据。现在的主板一般传输速率可达133Mb/s和150Mb/s以上，采用80芯的信号线并标有“SYSTEM”字样的一端同主板相连。

586以后的主板都集成了EIDE接口插座，如图2-11所示。该功能也可以通过BIOS设置或跳线开关来屏蔽。EIDE插座一般为40针双排针插座，主板上有一个或两个EIDE设备插座，分别标注为EIDE1和EIDE2，也有些主板将EIDE1标注为Primary IDE，将EIDE2标注为Secondary IDE。主板在接口插座的四周加了围栏，其中一侧有一个小缺口，标准的电缆插头只能从一个方向插入，避免了错误的连接方式。

主板的两个EIDE插座总共可以接4个EIDE设备，如刻录机、DVD光驱等。若只有一个光驱，则推荐将光驱接在EIDE1口上，光驱转变为Master。

图2-11 EIDE插座

② Serial ATA插座采用了串行连接方式，如图2-12所示，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力。串行接口还具有结构简单、支持热插拔等优点。Serial ATA有2.0和3.0版本。

图2-12 Serial ATA插座

（6）电源插座

主板、CPU和所有驱动器都是经由电源插座供电的。ATX电源插座是20芯或24芯双列插座，如图2-13所示，具有防插错结构。在软件的配合下，ATX电源可以实现软件关机和通过键盘、调制解调器开机等电源管理功能。

图2-13 ATX电源插座

（7）外部设备接口

ATX主板将PS/2、USB、HDMI、RJ-45接口、集成显卡接口、声卡接口和并行接口集中在一起，如图2-14所示。

图2-14 外部设备接口

① 高清晰度多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）是一种数字化视频/音频接口技术，是适用于影像传输的专用型数字化接口，其可同时传送音频和影音信号，最高数据传输速率为5Gb/s。同时，它无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。

② 并行打印机接口。该接口功能可以通过BIOS设置或主板上的跳线开关进行屏蔽。

主板上的并行接口可在机箱的背面见到一个25针的D形插座。并口是以字节方式传输数据的，所以并口的数据传输速率比串口快，速率一般为40kb/s～1Mb/s。多数PC只有一个并口。

并口一般有4种工作模式：单向、双向、EPP和ECP。多数PC的并口支持这4种模式。可以在CMOS设置程序的Peripherals部分查看PC并口支持的模式。

③ PS/2接口用来连接鼠标和键盘。

④ USB是一种计算机连接外部设备的I/O接口标准。USB提供机箱外的即插即用连接，连接外设时不必再打开机箱，也不必关闭主机电源。目前，主板一般有2～8个USB接口，USB有3个接口标准，即USB 1.1接口标准、USB 2.0接口标准和USB 3.0接口标准。USB 2.0接口标准设备之间的数据传输速率增加到了480Mb/s。

⑤ 数字视频接口（Digital Visual Interface，DVI）是1999年由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成的数字显示工作组（Digital Display Working Group，DDWG）推出的接口标准，是一种高速传输数字信号的技术。它有DVI-A、DVI-D和DVI-I 3种不同的接口形式。DVI-D只有数字接口，DVI-I有数字和模拟接口，目前以DVI-D应用为主。

⑥ IEEE 1394接口又称为高速串行总线。很多DV（数码摄像机）、外置扫描仪、外置CD-RW等都配备了IEEE 1394接口。

USB接口与IEEE 1394接口性能的比较如表2-3所示。

表2-3 USB接口与IEEE 1394接口性能比较

主板背面除了以上介绍的常见接口外，如果主板中集成了声卡、网卡、显卡，则主板背面会有相应的接口。

（8）机箱面板指示灯及控制按键排针

ATX主板的机箱面板指示灯及控制按键排针如图2-15所示。

图2-15 指示灯及控制按键排针

① 系统电源指示灯排针（3-1 pin PWR.LED）是连接在系统电源指示灯上的，当计算机正常运行时，指示灯是持续点亮的；当计算机进入睡眠模式时，指示灯会交互闪烁。

② 系统机箱喇叭排针（4-pin SPEAKER）用来连接面板上的喇叭。

③ 硬盘读写指示灯（2-pin HDD.LED），LED为红色，灯亮表示正在进行硬盘操作。

④ ATX电源开关/软开机功能排针（2-pin PWR.SW）。这是一个连接面板触碰开关的排针，这个触碰开关可以控制计算机的运行模式，当计算机正常运行时按一次按钮（按时间不超过4s）

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