电脑组装硬件基础

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1、微机组装及硬件基础,第一章电脑组装入门,1.1 电脑是什麽?(1) 电脑是个人电子数字计算机的俗称。(2)电脑是一种替代或补充人的智力活动 和脑力劳动的工具。(3)因其主要由电子器件组成所以俗称电脑。,1.2电脑的发展,自1946年出现到现在已经历了三个阶段： 1.19461971通用计算机时代：大而笨，科学家专用。 2.19711995微型计算机时代（个人计算机时代）：价格“微”， 体积“微”，且功能越来越大。进入百姓人家。 3.1995年以后 网络计算机时代：多台计算机用通信介质连起来按一定的规则进行信息交流和资源共享。,1.3电脑的工作方式电脑采用程序控制和储存工作方式,1.4 电脑的组

2、成,硬件 组成电脑系统的所有实体设备 电脑软件 利用电脑解决问题的程序,分 为系统程序和应用程序,1946年美国科学家冯.诺依曼就指出电脑硬件由五部分组成： 存储器，运算器，控制器，输入设备和输出设备。图11主存储器存储器辅助存储器 通用计算机时代 CPU运算器控制器主存储器（中央处理器） 微型计算机时代 CPU运算器控制器 （微处理器）图1-2,1.5 台式微型电脑 图1-3,一. 主板, CPU,电源与机箱 二. 内存、硬盘机,软盘驱动器与光盘驱动器 三. 显示器与打印机 四. 键盘,鼠标 五. 声卡等多媒体配件 六. 网卡与调制解调器,1.6怎样建立自己的电脑系统,1 购买品牌机2请人组

3、装电脑3自己组装电脑, DIY,1.7组装电脑之前的准备工作,1. 要胆大,更要心细2.工欲善其事, 必先利其器,返回,返回,返回,第二章 机箱、电源与主板,2.1机箱与电源 2.1.1机箱的作用、种类与结构 a.机箱的作用 一、固定电脑部件，使其成为一体 二、保护主板，使其避免伤害 三、减少电磁波外漏，以免影响人和其他设备 四、改善了电脑的外观，使其赏心悦目,b、机箱的分类,立式和卧式全高立式 图21立式 中直立式小型立式c、机箱的结构,2.1.2 电源盒 动力源,电源的作用：交流220V 直流12V 或5V2.2 电脑主板 2.2.1 初识主板 Mainboard或Matherboard图

4、22 a.CPU插槽 图23 b.芯片组 图24 c.BIOS Basic Input / Output System 图25 d.电源插座 图26 e.扩展卡插槽 图27 图28 图29 f.L2 Cache,g.内存插槽 图210 h.I/O接口 图2112.2.2 芯片组发展概述a、Intel 公司b、 其他厂商2.2.3 主板的选择,第三章中央处理器CPU与内存,3.1 CPU概述 3.1.1 CPU的性能指标 a.主频 b.外频 c.倍频 d.地址总线宽度 e.数据总线宽度 f.L1 高速缓存 g. L2高速缓存 h.工作电压 i.生产工艺,3.1.2 CPU的主频 即CPU内核工作

5、的时钟频率。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度；其实，CPU的主频表示：在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，CPU实际的运算速度和主频存在一定的关系，但CPU的运算速度还要看CPU的其他方面的性能指标。人们通常认为， CPU的频率越高性能就越高。,其实决定CPU性能的因素除了主频之外还有缓存，前端总线，核心的制造工艺等方面。 例如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能已较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不能代表CPU的整体性能。,AMD的CPU原来

6、也是用实际的主频来做编号，但自从Athlon xp推出之后由于它的二级缓存比早期的奔腾4高出了一倍，性能也高了不少。如果用相同主频的Athlon xp和奔腾4比较显然会很不合理。而且AMD的CPU最高主频一直都比不上奔腾4，如果仍以实际主频来做编号的话会让人觉得AMD的是低一等的。于是AMD就想出了用PR（Performance Rating ）值来代表它的实际性能。 AMD还为RP值想出了一个车轮理论。它把CPU的性能比作一辆车的速度，CPU的主频比喻为车轮的转速。它说车轮转速高的车子未必走得快，如果车轮直径大，转速低一点车子一样走得快。,PR标值的计算： PR标值 ( 3 CPU运行频率）

7、/ 2 500 EX: XP 1800+（3 1.53GHz) / 2500频率与PR标值的转换: 频率(2 PR标值）/ 3 + 333 EX: 1.53GHz (2 1800) / 3 +333,CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在100MHz主频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半，运算速度也就快了一倍。 但电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高

8、主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。,提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。 由于CPU是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行联接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。,3.1.2外频 : 即系统总线，CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。 3.1.3倍频 : 原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。

9、它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来无限提升。,倍频全称是倍频系数。CPU的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。理论上倍频是从1.5一直到无限的，但以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频，所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。,CPU主频的计算方式变为：主频外频倍频 也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。,3.1.4缓存（Cache） CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用

10、的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。,1.一级缓存 即L1 Cache。集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作，L1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。,2.二级缓存 即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CP

11、U在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。,3.1.5.内存总线速度：指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间数据交流的速度。 扩展总线速度：指CPU与扩展设备之间的数据传输速度。扩展总线就是CPU与外部设备的桥梁。 3.1.6地址总线宽度：简单的说是CPU能使用多大容量的内存，可以进行读取数据的物理地址空间。 3.1.7数据总线宽度 ：数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。,3.1.7工作电压 指CPU正常工作所需的电压，提高工作电压，可

12、以加强CPU内部信号，增加CPU的稳定性能。但会导致CPU的发热。CPU发热将改变CPU的化学介质，降低CPU的寿命。早期CPU工作电压为5V，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有着很大的下降，P3CPU的电压为1.7V，解决了CPU发热过高的问题,3.1.8生产工艺 在生产CPU过程中，要加工各种电路和电子元件；制造导线连接各个元器件。其生产的精度以微米（um）来表示，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。这样CPU的主频也可提高，在0.25微米的生产工艺最高可以达到600MHz的频率。而0.18微米的生

13、产工艺CPU可达到G赫兹的水平上。0.09微米生产工艺的CPU已面市。,3.2解读CUP双核心技术处理器,在2005年处理器市场的一件大事，就是双核处理器架构的出现。处理器厂商希望通过这个的设计来增加处理器的性能及功能。目前AMD、英特尔在双内核处理器上将开展激烈竞争。,3.2.1什么是双核处理器？,什么是双核处理器？ 简而言之，双核处理器就是：拥有两个功能一样的处理器核心的处理器。换句话说，是将两个物理处理器核心整合装入一个处理器内核中。,双核处理器不是什么新技术，早在上个世纪末，HP和IBM就已经提出双核处理器的可行性设计，并成功推出了拥有双内核的HP PA8800和IBM Power4处

14、理器。如IBM eServer pSeries 690或HP 9000服务器上都采用了此类技术。 但昂贵的价格使得上述产品从来没有得到广泛应用。如拥有128MB L3缓存的双核心IBM Power4处理器的尺寸为115x115mm，生产成本相当高。这些产品与现在发布的双核处理器不可同日而语。,3.2.2双核的优点,双核解决方案的两大优点是提高处理器性能和增强处理器功能。(1)双核心技术的引入是提高处理器性能另一个行之有效的方法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理指令数的总量，因此增加一个内核，处理器每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。但只有充分利用两个内核中的所有可执行单元

15、，才能使系统达到最大性能。而这就要靠软件开发者的努力，而不是依靠处理器开发者们。另外，由于受生产技术限制，传统的通过提升工作频率来提升处理器性能的做法在双核处理器上也将面临严重阻碍。,(2)引入双核心的架构也将可以全面增加处理器的功能性。双处理器架构的引入和微软下一代Longhorn操作系统将在很大程度上促进虚拟技术的发展。这些技术将成为下一代计算机系统的主要特征。,双核心处理器架构，可以在不提升处理器工作频率的情况下，达到双倍性能，而且由于双核心每个核心的功耗都已经降低，因此双核心处理器功耗并不会很大，同样大小的体积下双核Opteron的放热量与现有的单核芯片大同小异。 从相关的测试数据来看

16、，尽管双核心处理器的工作频率比单核处理器低了600MHz1000MHz，但它们在支持多线程应用程序中的性能仍相当抢眼。,基准测试中，尽管单核处理器的工作频率比双核处理器高了1GHz，基于双核心处理器系统的性能比基于单核处理器的系统快了25-30%。如果频率差距缩小到600MHz，那么在双核心和单核心系统之间性能差距将拉大到35-40%。,3.2.3软件环境准备好了吗？,目前，大多数操作系统已经支持并行处理，因此引入第二个处理器可以显著增加系统的性能，目前大多数新的或即将发布的应用软件都对此类技术提供了支持。因此，整个软件市场已经为多核心处理器架构提供了充分的准备。软件兼容性将不会成为双核处理器的重要问题，Windows XP和 Windows Server 2003都能将工作分配给两个处理器，有很多服务器应用程序也具有这种功能。,