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1、教学辅助课件,计算机组装与维修技术,中国水利水电出版社,子模块2 计算机硬件详解,学习目标：,应知：计算机各硬件的主要功能。计算机各主要部件的工作原理。计算机硬件设备的规格型号。应会：能够掌握计算机中各主要部件的工作原理、各部件在微机系统中的作用。能够识别出各硬件设备的主要参数指标及主要生产厂商。,主要内容：,2.1 主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,主板的主要组成部分含芯片、插槽、接口,芯片组（南桥、北桥）BIOS芯片其他板载设备芯片（音频Codec、网卡芯片等）CPU插槽内存插槽总线扩展槽（ISA、PCI、AGP、PC
2、I-E等）主机内部I/O接口（IDE、SATA、Floppy）主机外部I/O接口（PS/2、USB、串并口等）其他,多数芯片组由北桥芯片（North Bridge Chip）和南桥芯片（South Bridge Chip）组成的南北桥架构，两块芯片就像桥梁或纽带一样将电脑系统中各个独立的器件和设备连接起来形成整体。,2.1.1 主板芯片组 1概述,VIA Apollo Pro 133A芯片组,北桥芯片（1）CPU规格。支持CPU类型：Pentium III、 Pentium 4、 Athlon、 Athlon 64。支持前端总线频率： Pentium III（100MHz 133MHz）、Pe
3、ntium 4（ 400MHz 1066MHz）、Athlon（200 MHz 400MHz）、Athlon64（800 MHz）,2 技术规格,北桥芯片（2）内存规格。支持内存类型：SDRAM、DDR-SDRAM、 DDRII-SDRAM、RDRAM。支持内存工作频率： SDRAM（66 MHz133MHz）、 DDR-SDRAM（200MHz400MHz）、 DDRII-SDRAM（400MHz800MHz）、RDRAM（400MHz533MHz）。异步内存频率：是否支持CPU和内存以不同的工作频率运行。最大内存插槽数：一般为2、3或4。最大内存容量：一般为512MB到4GB之间。双通道技
4、术：适用于DDR、DDRII和RDRAM，能够有效提高内存系统吞吐量。,2 技术规格,北桥芯片（3）系统总线规格。支持总线类型：ISA、PCI、AGP、PCI-E。支持最大PCI插槽数：一般为4、5、6。（4）图形系统规格。AGP：是否支持AGP 1X/ 2X/ 4X/ 8X。是否集成图形控制器。,2 技术规格,南桥芯片（1）硬盘接口规格。接口类型：PATA（并行ATA，即标准IDE接口）、SCSI、SATA（串行ATA）。Ultra-ATA：是否支持Ultra-ATA 33/66/100/133。（2）外设总线规格。类型：USB、IEEE 1394。USB规格：USB1.1、USB2.0。最
5、多USB口数：一般为2到8个。,2 技术规格,南桥芯片（3）其他整合资源。AC 97声效控制器、MODEM控制器、以太网控制器。（4）电源管理。ACPI：一般有S1（POS，CPU停止工作）、S3（STR，除了内存外的部件都停止工作）两种模式。,2 技术规格,BIOS（Basic Input Output System，基本输入/输出系统），是被固化在计算机ROM上的一组程序，为计算机提供最低级、最直接的硬件控制与支持。更形象地说，BIOS就是硬件与软件程序之间的一个“桥梁”或者说是接口。,2.1.2 BIOS1概述,BIOS芯片：32PIN DIP(PLCC),BIOS中断调用 POST（加
6、电自检）BIOS系统设置程序,2 BIOS的功能和作用,总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。,2.1.3 总线与局部总线1概述,PC上的常见总线扩展槽,ISA（Industry Standard Architecture）：是IBM公司为286/AT电脑制定的总线工业标准。也称为AT总线。PCI（Peripheral Component Interconnect）：是SIG（Special Interest Group）集团推出的总线结构。1992年起，先后有Intel、HP、IBM、Apple、DEC、Compaq、NEC等著名的厂商加盟重新组建。
7、AGP（Accelerated Graphics Port）：即加速图形端口。它是一种为了提高视频带宽而设计的接口规范。严格说来，AGP是一种接口标准。,2 PC上的常见总线标准,PCI Express：由英特尔提出，采用点对点串行连接，比起PCI的总线共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。 IEEE 1394：原型是运行在Apple Mac电脑上的Fire Wire（火线），由IEEE采用并且重新进行了规范。是一种串行接口标准，这种接口标准允许把电脑、电脑外部设备、各种家电简单地连接在一起。 U
8、SB（Universal Serial Bus，通用串行总线）：由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Northen Telecom等公司为简化PC与外设之间的互连而共同研究开发的一种免费的标准化连接器，它支持各种PC与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成。,2 PC上的常见总线标准,Socket 370架构是英特尔开发出来代替SLOT架构，也采用零插拔力插槽，对应Pentium III 系列CPU。,2.1.4 CPU插槽和内存插槽1、Socket 370,Socket 370 插槽,Socket 478插槽是Pentium 4系列处理器所采用的接口类型之
9、一。Socket 478的Pentium 4处理器面积很小，其针脚排列极为紧密。,2、Socket 478,Socket 478 插槽,Socket 775又称为Socket T，是Intel LGA775封装的CPU所对应的处理器插槽，能支持LGA775封装的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D等CPU。Socket 775插槽与Socket 478插槽明显不同，没有Socket 478插槽那样的CPU针脚插孔，取而代之的是775根有弹性的触须状针脚。,3、Socket 775,Socket 775 插槽,用以插接内存条。右图是三种常见的内存插槽，从上至下依次为：
10、168针SDRAM插槽184针DDR插槽240针DDR2插槽,4、内存插槽,内存 插槽,所谓接口是指连接总线与外部设备的适配电路，处于总线与外部设备之间，起着连接二者的桥梁作用。,2.1.5 输入/输出接口1、概述,PC机的标准输入/输出接口,主板中一般都提供两个IDE接口，每个IDE接口最多可以连接两个IDE设备，如硬盘、光驱、磁带机等。IDE接口有被SATA取代的趋势。软驱接口用于连接软驱，最多可连接两个软驱。,2、IDE接口和软驱接口,IDE接口和软驱接口,LPT为并行接口，传输速度相对较快，主要用于连接打印机。 COM为串行接口，主要用于连接鼠标、外置Modem。属于传统接口，有被US
11、B取代的趋势。,3、LPT接口和COM接口,串行接口和并行接口,用于连接PS/2键盘和鼠标，两种接口的结构是一样的，都是6-pin MINI DIN 端子。一般的分寸是，在主板平置的前提下，上面的接鼠标，下面的接键盘。对于符合PC99规范的主板，可以通过颜色区分，绿色的接鼠标，紫色的接键盘。,4、PS/2键盘接口和PS/2鼠标接口,PS/2键盘接口和鼠标接口,是一种通用外设总线接口，可以用来连接各种设备，包括打印机、Modem、鼠标、键盘、移动存储设备、扫描仪、音箱等USB1.1最大传输速率12Mbps， USB2.0最大传输速率480Mbps,5、USB端口,USB端口,主要内容：,2.1
12、主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是计算机的核心部件，从功能上看，CPU 将运算器和控制器集成在一块芯片中。也被称为Microprocessor（微处理器）。CPU的运行速度和性能很大程度上决定了计算机的整体性能。,2.2.1 CPU简介1概述,Pentium 4 CPU,主频、外频。数据总线宽度。地址总线宽度。核心电压和输入/输出电压。,2、CPU的主要性能指标,IntelAMDVIA,3、世界上CPU主要生产厂商,80486是32位CPU，与80386
13、相比有如下优点：更强大的多任务的功能。首次采用了RISC技术。采用了突发总线方式。将数学协处理器和高速缓冲存储器一起集成到芯片内。,2.2.2 486 级CPU,i486 CPU,Pentium CPU内部数据总线为32位，外部数据总线为64位，与i486相比有如下优点：时钟频率提高数据总线带宽增加存储器页面大小任选常用指令固化对代码的改进提高多媒体处理能力,2.2.3 Pentium CPU,Pentium CPU,在推出Pentium Pro 后，Intel又推出了它的改进型产品Pentium II ，特点：100MHz前端总线。增添了57条MMX多媒体指令。 更大的L1 Cache。CP
14、U上集成512KB L2 Cache。采用Slot 1插槽。,2.2.4 Pentium II、Pentium III、Pentium 4 1、 Pentium II,Pentium II CPU,在Pentium II技术基础上开发 ，特点：支持100、133MHz前端总线。增添了SSE多媒体指令。 采用Slot 1、Socket 370 插槽。,2、 Pentium III,Tualatin核心的Pentium III-S,Pentium 4引入了全新的NetBurst结构， 特点：支持400、533、800MHz前端总线。增添了SSE2多媒体指令。 采用Socket 478、Socket
15、 T（775） 插槽。,3、 Pentium 4,Pentium 4 CPU,Pentium 4还有若干增强型号，如采用大容量 L2 Cache的Pentium EE，双核心的Pentium D等。LGA775是一种新型的无针脚CPU封装，多数LGA775支持EMT64 指令，可以进行64位运算。,LGA775 CPU,主要内容：,2.1 主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,存储器是计算机中广泛使用的部件之一，存储器有两项重要指标容量和速度。容量一般用比特（b）或字节（B）为单位。速度用存取时间，又称读写时间或读写周期，一般
16、以纳秒（ns）为单位。按其存储的数据是否可改写，存储器可分为ROM和RAM两种。,2.3.1 存储器概述,DRAM比SRAM电路简单，集成度高，同样芯片面积上可作出更多的存储单元，在需大量使用存储器的计算机中，DRAM被广泛使用。计算机的内存主要由DRAM组成。DRAM的种类： FP DRAM（Fast Page Mode DRAM，快页模式动态随机存储器） EDO DRAM（Extended Data Output DRAM，扩充数据输出动态随机存储器） 双口方式动态随机存储器 SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器） VCM（Virtual Channel Mem
17、ory，虚拟通道存储器） RDRAM（Rambus DRAM） DDR SDRAM（Dual date rate SDRAM，双倍速率SDRAM）,2.3.2 DRAM及DRAM控制技术的发展 1、概述,SDRAM主要在Pentium III微机中使用，主要指标：168个引脚工作频率66MHz133MHz工作电压3.3V,2、常见内存条,DDR-SDRAM主要在mPGA478的Pentium 4、Athlon和Athlon 64微机中使用，主要指标：184个引脚工作频率200MHz400MHz工作电压2.5V,2、常见内存条,DDRII-SDRAM主要在LGA775的Pentium 4微机中使
18、用，主要指标：240个引脚工作频率400MHz800MHz工作电压1.8V,2、常见内存条,在一定的制造技术下，SRAM容量比其他类型内存低，因而造价也高。 SRAM很快，可以用来与高速CPU保持同步，因此SRAM多用于高速缓存（Cache）。常用的几种SRAM Async SRAM（异步静态随机存储器）。 SB SRAM（同步突发静态随机存储器）。PB SRAM（管道突发静态随机存储器）。,2.3.3 SRAM静态随机存储器,Cache在微机系统中获得了广泛应用。CPU中的Cache 。硬盘中的Cache 。光盘中的Cache 。主存储器中的Cache 。,2.3.4 Cache高速缓冲存储
19、器,主要内容：,2.1 主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,磁盘：使用磁化技术将信息记录在磁性材料上，记录介质称为盘片，磁盘机工作时盘片是以恒角速度旋转的。磁道：磁盘机的写入电路将0、1信号编码后，记录在盘片的磁道上。磁道是盘片上记录信息的很多同心圆，各磁道间是保护间隙，在保护间隙中无任何存储信息。扇区：实际存储信息时，每一磁道又分成若干等份，称为扇区，同一磁道相临扇区间是各种控制信息，供控制电路读取信息时同步用，在PC 机中常用操作系统（DOS、Windows ）的文件系统每一扇区都存储512字节的信息。,2.4.1 磁盘
20、存储器1、一般知识,磁盘容量有未格式化容量和格式化容量之分。磁盘格式化后的容量可用下式算出：格式化容量（B）=512B每磁道扇区数每面磁道数磁头数（磁面数）3.5英寸高密盘片，其规格为每磁道18 扇区、80磁道、双面（2个磁头），其容量为：51218802=1440KB（1KB=1024B）,2、磁盘容量,某硬盘其规格为871 柱面、16磁头、36 扇区/磁道，则其容量为：5123687116=256868352（B）硬盘生产厂家常以1KB=1000B进位标注硬盘容量，则此硬盘容量为256MB。若以1KB=1024B的进位标注容量，则该硬盘容量为256868352/1024/1024=244.
21、97MB，各种操作系统一般用245MB 标记该硬盘容量。,2、磁盘容量,软驱使用的盘片一般用聚脂材料作基片，其表面涂敷磁性材料。软盘片是可以更换的，因而价格低廉，并便于携带，被广泛使用。 IBM-PC使用过两种规格的软盘，5.25英寸软盘现在也已淘汰，目前常用的是3.5英寸软盘。3英寸和5英寸盘片按记录数据容量可分为双面倍密度（DD）、双面高密度（HD）两种，对5英寸盘而言，为1.2MB（HD）和360KB（DD），对3英寸盘而言为1.44MB（HD）和720KB（DD）。一般来讲，高密驱动器可使用低密盘片，反之不可。,3、软盘驱动器,软驱通过34线线缆与FDC 电路连接，PC系统支持一个FD
22、C接口。 一个FDC可连接两个软驱：A驱和B驱。 如图中，接在34线接口电缆C段的是A驱，接在接口电缆B段的是B驱，A段连接到主板。,3、软盘驱动器,软驱线缆,硬盘驱动器简称硬盘，与软盘相比有以下特点：速度快。容量大。盘片在驱动器内部，不可拿出，整个硬盘固定在机箱内（因而也称固定盘）。,4、硬盘机,硬盘,硬盘技术指标硬盘容量。即硬盘可存储的数据总量。转速。一般用rpm（转/分钟）来衡量，同等条件下，转速越高，性能越好。现在的硬盘转速至少在5400rpm以上。数据传送模式。指硬盘使用的数据传输工作模式，需要主板支持。以IDE接口方式（PATA）而言，有Ultra ATA33/66/100/133
23、等若干种工作模式。现在的新型硬盘一般都支持Ultra ATA 100/133。Cache。Cache越大，越能减少重复读取时所花的时间。,4、硬盘机,硬盘接口方式 SCSI接口：主要用于小型机和服务器。IDE接口（PATA接口）：PC常用接口，有两大优点：易于使用与价格低廉 。SATA接口：新型硬盘接口，采用串行传输方式，线缆连接简洁，借鉴了SCSI的一些技术，性能很高，有取代PATA的趋势。,4、硬盘机,光盘是另一种海量存储设备。一般用户使用的光盘机叫CD-ROM驱动器（简称光驱），它只能读取光盘片的信息，而不能写入。 此外，常见的光驱还包括容量更大的DVD-ROM及可写入的CD-R/W刻录
24、机、DVD-R/W刻录机等。,2.4.2 光盘机1、一般知识,CD-ROM,光驱的速度。CD-ROM以x倍速标记光盘速度。1x光驱（单速光驱）读取速度为150kB/s。当某光驱最大读取速度为600kB/s时，该光驱就标记为4x光驱（称为四倍速光驱）。注意，多数光驱标记的是光驱的最大读取速度，加MAX后缀，如52x MAX。容错能力。容错能力是指光驱读盘的能力。CPU占用率。平均寻道时间。平均寻道时间是指平均读取光碟内外道的时间。内部缓存。光驱带有内部高速缓存，其容量从64KB到512KB不等。,2、光驱主要性能指标,主要内容：,2.1 主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示
25、卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,显示适配器一般由三部分组成：主机接口部分、外设显示器接口部分和显示功能部分。与主机接口部分决定了显示适配器使用的总线类型（PCI、AGP或PCI-E），目前新产品大多使用AGP或PCI-E总线。,2.5.1 显示卡综述,显示卡发展两大趋势：提高性能。2D加速。3D加速。增加功能。视频捕获。 视频输出。,2.5.2 显示卡的发展,显示芯片。RAMDAC。显存。显示BIOS。总线接口。VGA插座。,2.5.3 显示卡的技术指标 1、显示卡的结构组成,分辨率。代表了显示卡在显示器上所能描绘的点的数量。色深。是指显示卡在当前的分辨率下所能显示的颜色数量。
26、 刷新频率。是指影像在显示器上的更新速度。,2、显示卡基本性能指标,按显示器屏幕尺寸分类。按色彩分类。可分为单色显示器和彩色显示器。按扫描方式分类。可分为隔行扫描显示器和逐行扫描显示器。按最高分辨率分类。可分为640480、800600、1024768、12801024、16001200等分辨率的显示器。按原理或主要显示器件分类。可分阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD），另外还有发光二极管显示器（LDD）和等离子显示器（PD）等。,2.5.4 显示器1、分类,扫描频率。最大分辨率。像素。标准。驱动程序。隔行扫描与非隔行扫描（现在都是逐行扫描）。点间距。显示器刷新速度。电磁辐射和功率
27、消耗。控制调节方式。,2、主要性能指标,主要内容：,2.1 主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,键盘使用PS/2、USB接口。根据按键的机械结构，PC 机键盘分两种：一种是机械式，一种是感应式（电容式）。机械式使用普通机械触点，电路简单、价格低廉，但机械触点闭合过程中抖动较大。感应式是利用按键与触板间距离的变化来判定按键是否按下，抖动小、可靠但价格较高。,2.6.1 键盘,键盘,鼠标使用串行口、PS/2、USB接口。按感应器的实现技术，可将鼠标分为机械式、光电式两种。机械式使用与垫板摩擦的小球，感知鼠标的移动并转换成编码信号
28、，传送给主机。电式鼠标通过光线反射原理感知鼠标的移动方向和移动的大小。,2.6.2 鼠标器,鼠标,主要内容：,2.1 主板2.2 CPU2.3 内存系统2.4 外存2.5 显示卡和显示器2.6 键盘与鼠标2.7 其他扩展卡,所谓多功能卡是一种集并行口、软硬盘适配器、串行口、游戏口等功能为一体的适配卡，以取代早期分立的适配卡，适用于PC/XT、286、386、486等机型。 Pentium 主板的制造商们将上述接口全部集成在主板上，所以对于Pentium 以上机器一般不需要多功能卡。,2.7.1 多功能卡,在还没有发明声卡的时候，PC机上只有PC喇叭能够发出单调刺耳的报警声。 早期声卡使用ISA
29、插槽，支持CD品质（16位，44.1KHz，双声道）的声音播放。现代声卡使用PCI插槽，支持DVD品质（16位，48KHz，6声道）以上的声音播放。,2.7.2 声卡1、概述,声卡,录制（采集）、编辑和回放数字声音文件。控制各种声源的音量并混合到一起再数字化。对数字化声音信号进行压缩和解压缩。提供MIDI（乐器数字接口）功能。支持语音识别技术。具有语言合成技术。,2、主要功能,采样精度。采样精度决定了记录声音的动态范围，它以位（Bit）为单位，比如8位、16位、24位。 采样频率。采样频率指每秒钟采集信号的次数，声卡一般采用44.1KHz、48KHz、96KHz的采样频率，频率越高，失真越小。 支持的声道数。简言之就是此声卡芯片支持输出的音箱数量。常见的有2声道、4声道、6声道、8声道等。 MIDI合成器结构。用以创作、欣赏和研究音乐。声卡的MIDI合成方式主要有FM合成和波表合成两种。3D定位系统。包括微软的DS3D、创新的EAX和傲瑞的A3D。,3、技术指标,