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计算机硬件应用及维护

第一章计算机硬件应用及维护

1.1计算机的组成

计算机是由硬件系统和软件系统组成的。

硬件系统有:

主机(主板、CPU、硬盘、内存条、光盘驱动器,显卡,声卡...),显示器,键盘,鼠标等等。

随着计算机的硬件发展将会不断出现新的硬件。

软件系统有:

操作系统、各类辅助软件,应用软件(OFFICE软件等等)。

1.2计算机的维护检修技巧

1.2.1主板的结构

电脑主板大多采用四层或六层的PCB板,其中四层板的上下两层主要是信号线,中间两层中一层是供电线,一层是地线;六层板主要用于服务器主板和笔记本主板,其中中间的四层中有两层是信号线,另两层为供电线和地线,上下两层有少数信号线和供电线。

1.2.2主板的分类

1、按CPU插座类型分类:

PGA封装:

PGA370:

支持的CPU有CI(赛扬)、CII、CIII、P3(奔腾三)。

       PGA423:

用于老P4(1.3G--1.8G)。

PGA478:

用于P4、赛扬,主频在1.5G--3.6G。

  

PGA:

(Pin-GridArray,引脚网格阵列)一种芯片封装形式。

以上的数字如370、

478指的是CPU的针脚数量。

SOCKET:

SOCKET462:

用于AMD的CPU:

毒龙(Duron)、闪龙(Sempron)、速龙(Athlon)。

SOCKET754:

用于AMD64位的低端CPU。

SOCKET939:

用于AMD64位的高端CPU。

SOCKET940:

用于AMD服务器CPU

SOCKETT:

LGA775,用于现在主流的INTEL的CPU。

以上介绍的是现在主板中常见的CPU插座的类型

2、按主板结构分类:

分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX、LPX、NLX、FlexATX、EATX、WATX以及BTX等结构。

其中,AT和Baby-AT是多年前的老主板结构,现在已经淘汰;而LPX、NLX、FlexATX则是ATX的变种,多见于国外的品牌机,国内尚不多见;EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板;ATX是目前市场上最常见的主板结构,扩展插槽较多,PCI插槽数量在4-6个,大多数主板都采用此结构;MicroATX又称MiniATX,是ATX结构的简化版,就是常说的“小板”,扩展插槽较少,PCI插槽数量在3个或3个以下,多用于品牌机并配备小型机箱;而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构。

 

1.2.3CPU的分类

现在的计算机CPU大部分是intel和AMD公司的两主大厂家生产!

两厂家不同时期生产的CPU型号INTEL公司的近期有赛扬,奔腾4,奔腾D,酷睿。

AMD是1600+……直到6000+的都有!

双核:

双核就是2个核心。

核心(Die)又称为内核,是CPU最重要的组成部分。

CPU中心那块隆起的芯片就是核心,是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。

各种CPU核心都具有固定的逻辑结构,一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。

HT技术是超线程技术,是造就了PENTIUM4的一个辉煌时代的武器,尽管它被评为失败的技术,但是却对P4起一定推广作用,双核心处理器是全新推出的处理器类别;HT技术是在处理器实现2个逻辑处理器,是充分利用处理器资源,双核心处理器是集成2个物理核心,是实际意义上的双核心处理器。

其实引用《现代计算机》杂志所比喻的HT技术好比是一个能用双手同时炒菜的厨师,并且一次一次把一碟菜放到桌面;而双核心处理器好比2个厨师炒两个菜,并同时把两个菜送到桌面。

很显然双核心处理器性能要更优越。

按照技术角度PENTIUMD8XX系列不是实际意义上的双核心处理器,只是两个处理器集成,但是PENTIUMD9XX就是实际意义上双核心处理器,而K8从一开始就是实际意义上双核心处理器。

双核处理器(DualCoreProcessor):

双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心,从而提高计算能力。

“双核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的,不过由于RISC架构的服务器价格高、应用面窄,没有引起广泛的注意。

最近逐渐热起来的“双核”概念,主要是指基于X86开放架构的双核技术。

在这方面,起领导地位的厂商主要有AMD和Intel两家。

其中,两家的思路又有不同。

AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。

所有组件都直接连接到CPU,消除系统架构方面的挑战和瓶颈。

两个处理器核心直接连接到同一个内核上,核心之间以芯片速度通信,进一步降低了处理器之间的延迟。

而Intel采用多个核心共享前端总线的方式。

专家认为,AMD的架构对于更容易实现双核以至多核,Intel的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题。

双核与双芯(DualCoreVs.DualCPU):

AMD和Intel的双核技术在物理结构上也有很大不同之处。

AMD将两个内核做在一个Die(晶元)上,通过直连架构连接起来,集成度更高。

Intel则是将放在不同Die(晶元)上的两个内核封装在一起,因此有人将Intel的方案称为“双芯”,认为AMD的方案才是真正的“双核”。

从用户端的角度来看,AMD的方案能够使双核CPU的管脚、功耗等指标跟单核CPU保持一致,从单核升级到双核,不需要更换电源、芯片组、散热系统和主板,只需要刷新BIOS软件即可,这对于主板厂商、计算机厂商和最终用户的投资保护是非常有利的。

客户可以利用其现有的90纳米基础设施,通过BIOS更改移植到基于双核心的系统。

计算机厂商可以轻松地提供同一硬件的单核心与双核心版本,使那些既想提高性能又想保持IT环境稳定性的客户能够在不中断业务的情况下升级到双核心。

在一个机架密度较高的环境中,通过在保持电源与基础设施投资不变的情况下移植到双核心,客户的系统性能将得到巨大的提升。

在同样的系统占地空间上,通过使用双核心处理器,客户将获得更高水平的计算能力和性能。

酷睿2:

英文Core2Duo,是英特尔推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称之一。

于2006年7月27日发布。

酷睿2,是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。

其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开发代号为Merom。

特性:

全新的Core架构

全部采用65nm制造工艺

全线产品为单核心,双核心,四核心,目前为止L2缓存容量存在2MB和4MB两个版本,上市时曾出现过2MB缓存容量

性能提升40%

能耗降低40%,主流产品的平均能耗为65瓦特

前端总线提升至1066Mhz(Conroe),1333Mhz(Woodcrest),667Mhz(Merom)

服务器类Woodcrest为开发代号,实际的产品名称为Xeon5100系列。

采用LGA771接口。

Xeon5100系列包含两种FSB的产品规格(5110采用1066MHz,5130采用1333MHz)。

拥有两个处理核心和4MB共享式二级缓存,平均功耗为65W,最大仅为80W,较AMD的Opteron的95W功耗很具优势。

台式机类Conroe处理器分为普通版和至尊版两种,产品线包括E6000系列和E4000系列,两者的主要差别为FSB频率不同。

普通版E6000系列处理器主频从1.8GHz到2.67GHz,频率虽低,但由于优秀的核心架构,Conroe处理器的性能表现优秀。

此外,Conroe处理器还支持Intel的VT、EIST、EM64T和XD技术,并加入了Sup-SSE3指令集,也是常说的SSSE3指令集。

由于Core的高效架构,Conroe不再提供对HT的支持。

1.2.4内存的分类

按内存条的接口形式,常见内存条有两种:

单列直插内存条(SIMM),和双列直插内存条(DIMM)。

SIMM内存条分为30线,72线两种。

DIMM内存条与SIMM内存条相比引脚增加到168线。

DIMM可单条使用,不同容量可混合使用,SIMM必须成对使用。

按内存的工作方式,内存又有FPA EDO DRAM和SDRAM(同步动态RAM)、DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM等形式。

FPA(FAST PAGE MODE)RAM 快速页面模式随机存取存储器:

这是较早的电脑系统普通使用的内存,它每个三个时钟脉冲周期传送一次数据。

 

    EDO(EXTENDED DATA OUT)RAM 扩展数据输出随机存取存储器:

EDO内存取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔,他每个两个时钟脉冲周期输出一次数据,大大地缩短了存取时间,是存储速度提高30%。

EDO一般是72脚,EDO内存已经被SDRAM所取代。

 

    S(SYSNECRONOUS)DRAM 同步动态随机存取存储器:

SDRAM为168脚,这是目前PENTIUM及以上机型使用的内存。

SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起,使CPU和RAM能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据,速度比EDO内存提高50%。

 

    DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM :

SDRAM的更新换代产品,他允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度。

 

    RDRAM(RAMBUS DRAM) 存储器总线式动态随机存取存储器;RDRAM是RAMBUS公司开发的具有系统带宽,芯片到芯片接口设计的新型DRAM,他能在很高的频率范围内通过一个简单的总线传输数据。

他同时使用低电压信号,在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。

INTEL将在其820芯片组产品中加入对RDRAM的支持。

 由于这种内存的价格太过昂贵,在PC机上已经见不到他的踪影。

DDRECCREG、ECCFBDIMM这两种内存是服务器专用的内存。

1.2.5硬盘的分类

硬盘是计算机中最重要的部件之一,按不同的接口和外形尺寸,其种类有很多,除了现在最常见的台式机中使用的3.5英寸EIDE和SATA接口的产品外,还有其他类型的硬盘。

SCSI硬盘

目前计算机中最大的速度瓶颈来自于硬盘。

受制于IDE接口的局限,IDE硬盘速度的提高已趋于极限。

SCSI硬盘的外观与普通硬盘基本一致,但现在SCSI硬盘的最高转速已达到了10000转/分,平均寻道时间在6ms左右,数据传输率可达到160MB/S,尤为关键的是SCSI盘的CPU占有率非常低,在5%左右。

这些都使得SCSI硬盘的性能比IDE硬盘有较大的提高。

现在7200转的SCSI盘价位已到了可接受的水平,如果经济条件许可,选用SCSI盘将有效提高计算机整机性能。

除此以外,SCSI接口和EIDE接口相比还有一个很大的技术优势,那就是SCSI接口中的设备可以同时使用数据总线进行数据传输,而EIDE接口中联接在同一条数据线上的设备只能交替(占用数据线)进行传输;EIDE只能联接四块设备,而SCSI接口可以联接7至15台设备。

目前SCSI硬盘接口有三种,分别是50针、68针和80针。

我们常见到硬盘型号上标有“N”“W”“SCA”,就是表示接口针数的。

N即窄口(Narrow),50针;W即宽口(Wide),68针;SCA即单接头(SingleConnectorAttachment),80针。

其中80针的SCSI盘一般支持热插拔。

活动硬盘

以前个人计算机,主要的存储设备是固定硬盘和软盘。

固定硬盘为计算机提供了大容量的存储介质,但是其盘片无法更换,存储的信息也不便于携带和交换。

而软盘则容量太小,可靠性也差。

一般活动硬盘同样采用Winchester硬盘技术,所以具有固定硬盘的基本技术特征,速度快,平均寻道时间在12毫秒左右,数据传输率可达10M/s,容量能达到10GB以上。

活动硬盘的盘片和软盘一样,是可以从驱动器中取出和更换的,存储介质是盘片中的磁合金碟片。

根据容量不同,活动硬盘的盘片结构分为单片单面、单片双面和双片双面三种,相应驱动器就有单磁头、双磁头和四磁头之分。

活动硬盘接口方式SCSI、并口、USB等四种方式。

用户可以根据自己的需求和计算机的配置情况选择不同的接口方式。

不过活动硬盘只是昙花一现的产品。

随着使用笔记本硬盘的USB移动硬盘价格的下跌和USB接口的普及,使得USB移动硬盘已经取代了活动硬盘。

笔记本硬盘

笔记本电脑内部空间狭小、电池能量有限,再加上移动中的难以避免的磕碰,对其部件的体积、功耗和坚固性等提出了很高的要求。

由于笔记本电脑硬盘比通常的桌面硬盘有着更高的品质要求,生产的厂家不多,当今笔记本硬盘市场85%以上的份额被Hitachi(日立、IBM)、Toshiba(东芝)和富士通这三家公司占领。

笔记本硬盘最大的特点就是小巧轻便,它的直径一般仅为2.5英寸(还有1.8英寸的产品),厚度也远低于3.5英寸硬盘。

大多数产品厚度仅有9.5mm,重量尚不足百克,堪称小巧玲珑。

目前笔记本电脑硬盘的发展方向就是外形更小、质量更轻、容量更大。

除了常见的为2.5英寸规格,还有一种为1.8英寸规格,主要由东芝生产,随着轻薄机型的热销,1.8寸笔记本硬盘的前景也十分广阔,收购了IBM硬盘事业部的日立也在今年发布了1.8寸的笔记本硬盘产品:

TravelstarC4K40-20。

另外东芝和富士通都曾经推出过PC卡接口的1.8英寸硬盘,老机器用来升级容量十分方便。

现在Iomega公司计划在2004年中期推出采用DCT(数字捕捉技术)的移动式1.8英寸硬盘。

这种硬盘小到可以装进笔记本电脑的PCCard中,容量可达到2.5GB以上,而价格仅10美元。

微型硬盘

越来越小也是硬盘的发展方向之一,除了1.8寸的硬盘,更小的1英寸HDD(MicroDrive),容量已达到了4GB,其外观和接口为CFTYPEⅡ型卡,传送模式为UltraDMAmode2。

随着数码产品对大容量和小体积存储介质的要求,早在1998年IBM就凭借强大的研发实力最早推出容量为170/340MB的微型硬盘。

而现在,日立、东芝、南方汇通等公司,继续推出了4GB甚至更大的微型硬盘。

微型硬盘最大的特点就是体积小巧容量适中,大多采用CFII插槽,只比普通CF卡稍厚一些。

微型硬盘可以说是凝聚了磁储技术方面的精髓,其内部结构与普通硬盘几乎完全相同,在有限的体积里包含有相当多的部件。

新第一代1英寸以下的硬盘也上市,东芝将是最早推出这种硬盘的公司之一,其直径仅为0.8英寸左右(SD卡大小),容量却高达4GB以上。

固态硬盘

现在市场上由各种快闪存储器构成的小型存储卡应用很广泛了,其中有一种特殊的闪存存储器采用了标准SATA接口,因此也被称为“固态硬盘”,具有很强的耐冲击性能和抗干扰能力,读写速度可以达到200Mbps/S,随着新型闪存器件容量的急速增长和价格的下跌,固态硬盘将是今后PC存储设备发展的趋势。

磁盘阵列RAID

首先为大家介绍下RAID:

为RedundantArrayofInexpensiveDisks的简称,中文为廉价冗余磁盘阵列。

作为高性能的存储系统,已经得到了越来越广泛的应用。

RAID的级别从RAID概念的提出到现在,已经发展了六个级别,其级别分别是0、1、2、3、4、5等。

但是最常用的是0、1、3、5四个级别。

下面就介绍这四个级别:

RAID0:

将多个的磁盘合并成一个大的磁盘,不具有冗余,并行I/O,速度最快。

RAID0亦称为带区集。

它是将多个磁盘并列起来,成为一个大硬盘。

在存放数据时,其将数据按磁盘的个数来进行分段,然后同时将这些数据写进这些盘中。

所以,在所有的级别中,RAID0的速度是最快的。

但是RAID0没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。

RAID1:

把磁盘阵列中的硬盘分成相同的两组,互为镜像,当任一磁盘介质出现故障时,可以利用其镜像上的数据恢复,从而提高系统的容错能力。

对数据的操作仍采用分块后并行传输方式。

所有RAID1不仅提高了读写速度,也加强系统的可靠性。

但其缺点是硬盘的利用率低,冗余度为50%。

RAID3:

RAID3存放数据的原理和RAID0、RAID1不同。

RAID3是以一个硬盘来存放数据的奇偶校验位,数据则分段存储于其余硬盘中。

它像RAID0一样以并行的方式来存放数,但速度没有RAID0快。

如果数据盘(物理)损坏,只要将坏的硬盘换掉,RAID控制系统则会根据校验盘的数据校验位在新盘中重建坏盘上的数据。

不过,如果校验盘(物理)损坏的话,则全部数据都无法使用。

利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为n-1。

RAID5:

向阵列中的磁盘写数据,奇偶校验数据存放在阵列中的各个盘上,允许单个磁盘出错。

RAID5也是以数据的校验位来保证数据的安全,但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位,而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。

这样任何一个硬盘损坏,都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。

硬盘的利用率为n-1。

RAID6:

即带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构,它是对RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合,使用了二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载,很少人用。

1.2.6显卡的分类

在分类之前,有必要先简要介绍一下常见的显示芯片厂商,按照当前的市场份额依次是:

Intel、ATI、nVidia、VIA(S3)、SIS、Matrox、XGI、3DLabs。

其中Intel、VIA(S3)、SIS主要生产集成芯片;ATI和nVidia以独立芯片为主,目前是市场上的主流;而Matrox和3DLabs则主要面向专业图形市场。

按接口类型分为:

ISA显卡、PCI显卡、AGP显卡、PCI-E显卡等类型,ISA显卡、PCI显卡已淘汰,AGP显卡也面临淘汰,PCI-E显卡是最新型的显卡。

现在也有一些主板是集成显卡的。

按结构形式分为:

独立显卡和集成显卡。

独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上,自成一体而作为一块独立的板卡存在,它需占用主板的扩展插槽(ISA、PCI、AGP或PCI-E)。

独立显卡按接口类型分为ISA显卡、PCI显卡、AGP显卡、PCI-E显卡等,ISA显卡、PCI显卡已经淘汰,AGP显卡也面临淘汰,PCI-E显卡是现在正在流行的显卡,它的接口传输速度最快。

独立显卡单独安装有显存,一般不占用系统内存,在技术上也较集成显卡先进得多,比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能,容易进行显卡的硬件升级;其缺点是系统功耗有所加大,发热量也较大,需额外花费购买显卡的资金。

 

  集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都做在主板上,与主板融为一体;集成显卡的显示芯片有单独的,但现在大部分都集成在主板的北桥芯片中;一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存,但其容量较小,目前绝大部分的集成显卡均不具备单独的显存,需使用系统内存来充当显存,其使用量由系统自动调节;集成显卡的显示效果与性能较差,不能对显卡进行硬件升级;其优点是系统功耗有所减少,不用花费额外的资金购买显卡。

 

  独立显卡位于主机后部靠下方的扩展槽上,根据接口类型占用一个ISA、PCI、AGP或PCI-E扩展插槽。

与显示器连接的插座位于机箱后面板的扩展槽开口部分。

 

  集成显卡与主板溶为一体,显示芯片通常位于CPU与PCI扩展槽之间的北桥芯片附近,现在很多显示芯片集成与北桥芯片中。

与显示器连接的插座位于机箱后面板的串口下方。

VGA和DVI接口、HDMI接口的区别

VGA模拟信号的传输比较麻烦,首先是将电脑内的数字信号转换为模拟信号,将信号发送到LCD显示器,而显示器再将该模拟信号转换为数字信号,形成画面展示在大家面前,正因为如此,中间的信号丢失严重,虽然可以通过软件的方法修复部分画面,但是随着显示器的分辨率越高画面就会越模糊。

一般模拟信号在超过1280×1024分辨率以上的情况下就会出现明显的误差,分辨率越高越严重。

而DVI数字接口可以直接将电脑信号传输给显示器,中间几乎没有信号损失,不过在800×600这种分辨率下,和模拟信号的效果几乎没有差别,这也就是很多人觉得DVI接口没有用处的原因。

但是在1280×1024以上分辨率的情况下,DVI数字接口的优势就表现出来了,画面依旧清晰可见,而VGA接口则出现字迹模糊的现象。

DVI接口最高可以提供8GPS的传输率,实现1920×1080/60Hz的显示要求,高分辨率不仅能在3D电影特效泛滥的今天提供最佳电影画质,更是3D图形制作者的基本要求,因此DVI接口的普及将会是数字时代发展的必然趋势。

HDMI:

HDMI的英文全称是“HighDefinitionMultimedia”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。

HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。

同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。

HDMI在针脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装。

与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP的支持,同时提供了更好的DDC可选功能。

HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米,足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。

而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s,因此HDMI还有很大余量。

这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器,接收器和PRR。

此外HDMI支持EDID,DDC2B,因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。

应用HDMI的好处是:

只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号,而不像现在需要多条线材来连接;同时,由于无线进行数/模或者模/数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。

对消费者而言,HDMI技术不仅能提供清晰的画质,而且由于音频/视频采用同一电缆,大大简化了家庭影院系统的安装。

1.2.7计算机维护检修技巧

1、规化好电脑的使用环境

环境对电脑寿命的影响是不可忽视的。

电脑理想的工作应在10℃~35℃,太高或太低都会影响电脑的寿命,条件许可时,电脑室要安装空调。

相对湿度应为30%~80%,湿度太高会影响电脑的性能发挥,甚至引起一些配件的短路。

天气较为潮湿时,最好每天都使用电脑或使电脑通电一段时间。

有人认为使用电脑的次数少或使用的时间短,衣能处长电脑寿命,这是片面的观点。

如果电脑长时间不用,由于潮湿或灰尘的原因,反而会引起电脑配件的损坏。

当然,如果天气潮湿到了极点,比如显示器或主机表面有水汽,这时是绝对不能给电脑通电的。

湿度太大,时间长了就会腐蚀各配件的电路板。

因此,电脑室最好配备抽湿机和吸尘器。

电脑对电源也有较高的要求。

交流电正常的范围应在220V+10%,频率范围应在50Hz+5%,并且应具有良好的接地系统。

可能的情况下,应使用UPS电源来保护电脑,使得电脑在市电中断时能继续运行一段时间,便于用户能及时保存数据和正常关机。

2、培养使用电脑的良好习惯

个人使用习惯对电脑的影响也很大。

首先要正确开关机,开机的顺序是先开外设(如打印机、扫描仪、显示器等)电源,后开主机电源。

关机顺序则相反,应先关闭主机电源,再关闭外设电源。

其目的是尽量减少对主机的损害,因为主机在通电的情况下,开关外设的瞬间,对主机产生的冲击较大。

而且不能频繁地进行开关机,这样对电脑内各配件的冲击也很大,尤其是对硬盘的损伤更为严重。

一般关机后,至少要等30秒钟左右才能再次开机。

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