第2篇计算机组装与维护

1、第2篇 计算机主机第3章 CPU第4章 内存 第5章 主板 第6章 机箱与电源3.1 CPU的结构 CPU内核 CPU内核又称核心，由极纯的单晶硅构成。CPU内核的大小一般在200mm2300mm2之间（指甲般大小）。 CPU内部结构由控制单元、逻辑运算单元、存储单元(包括内部总线和缓存器)三大部分组成。 CPU核心系列 CPU的每一款核心类型对应相应的制造工艺，相应的核心面积、晶体管数、时钟频率，高速缓存级数、高速缓存的大小，相应的流水线架构和所支持的指令集，相应的核心电压、核心电流、功耗、发热量，相应的封装方式、接口类型、前端总线频率等。 核心系列核心系列 Conroe核心核心 Conro

2、e核心系列包括桌面、笔记本和服务器三方面的核心类型，代号分别是，Conroe、Merom和Woodcrest，均为64位微处理器、双核产品。 Nehalem核心系列核心系列 2008年底始发布，45nm High-k 技术制造工艺，增强4 核酷睿 微架构。该系列放弃了FSB，改用Quick Path Interconnect（QPI）总线；采用Intel 超线程(Hyper-Threading)技术 (2路同步多线程)，动态超频(Turbo Boost)技术，动态功耗管理，集成内存控制器等；采用LGA 1 366接口（用于高端四核Bloomfield处理器），以及LGA 1 160接口（用于中

3、端四核Lynnfield和低端双核Havendale处理器）。 3.2 CPU的封装与接口 封 装 CPU的封装起到保护CPU内核，使内核芯片与空气隔离，防止空气中的杂质对芯片电路带来的腐蚀作用。即，封装起到安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用。更重要的，封装还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁芯片上的接点通过导线连接到封装外壳的引脚上，引脚再与主板连接从而实现数据的传输和通信。另一方面，封装后的芯片更便于安装和运输。 CPU制造工艺、封装方式及其发展制造工艺、封装方式及其发展 FC-PGA（反转针栅阵列）封装形式） CPU的接口的接口 Socket 775 (LGA775) 又称为So

4、cket T，Intel采用的标准接口，用于单核Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D，双核Pentium D、Pentium EE等CPU。Socket 775接口为触点式，以775个触点取代了传统的针脚。通过与对应的Socket 775架构插槽内的775根触针接触来传输信号。触点式接口提高了处理器生产的良品率、降低了生产成本。 Socket AM2 AMD公司2006年5月发布，AMD64位桌面CPU的接口标准，940根针脚，支持双通道DDR2内存。 Socket 1 366（LGA 1 366） 又称为Socket B，Intel公司2008年11月推出的接口标

5、准，用于多核Core i7、Core i7 Extreme等CPU，采用1 366根针脚，支持QPI总线架构，支持三通道DDR3内存。3.3 CPU的性能指标 1. 主频 2. 高速缓存 3. 指令与指令集 4. 流水线 5. 制造工艺 6. 工作电压 CPU的主频由下式计算得： CPU主频外部时钟频率（外频）倍频系数 主频：CPU的时钟频率（CPU clock frequency），也称内频，单位为Hz。 外频：CPU的外部时钟频率，与主板提供的频率相匹配。 倍频系数（简称倍频） Core（酷睿）系列处理器（酷睿）系列处理器性能性能性能性能 = 频率频率 每个时钟周期的指令数每个时钟周期的指

6、令数(不考虑架构等因素不考虑架构等因素) 一级高速缓存（一级高速缓存（L1 CacheL1 Cache），内置在CPU内部，与CPU相同的速率运行。 二级高速缓存（二级高速缓存（L2 CacheL2 Cache），），集成在CPU内部。 三级高速缓存（三级高速缓存（L3 CacheL3 Cache） 微指令（微指令（Micro instructionMicro instruction） CPU核心（Die）高速缓存流水线流水线 流水线技术为一个CPU时钟周期完成一条指令的运行，CPU中由56个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线。 制造工艺制造工艺 Prescott处理器核心的像片Pres

7、cott核心使用90纳米工艺制程，Nehalem核心采用45纳米工艺制程 。1米 = 1 000 000 微米微米 = 1 000 000 000 纳米 （10亿纳米） 头发丝直径为60微米， 90纳米是头发丝直径的1/666.67，65纳米是头发丝直径的1/920 ，45纳米是头发丝直径的1/1333 。 3.4 CPU的工作过程 CPU运行时所需要数据的调用顺序 首先访问L1 Cache获取，在L1 Cache中读取的命中率约占总数据量的80%。 若访问L1 Cache得不到，转到L2 Cache中调用，命中率约占总数据量的16%(100-80%)x80%)。 若访问L2 Cache得不到

8、，转到L3 Cache中调用（设该机拥有L3 Cache），命中率约占总数据量的3.2%。 若访问L3 Cache得不到，转到内存及虚拟内存（硬盘）中调用，命中率总数据量的4%。 指令执行遇到转移类指令时，可能出现分支预测错误。若出现分支预测错误，整个流水线上所有的指令将全部被取消，流水线必须被清空。CPU需要到内存或缓存中调用正确的运算指令数据，流水线重新被充满。3.5 CPU散热器CPU散热器 （1）散热片（2）风扇3.6 CPU选购 1CPU产品列举 2主流 3. CPU核心类型 4. CPU选配要领 第第1行行 标示着生产厂商的商标标示着生产厂商的商标INTEL，X86系统结构，型号为

9、系统结构，型号为E7200。第第2行行 表示是酷睿表示是酷睿2微处理器，双核。微处理器，双核。第第3行行 “SLAVN”是该是该CPU的编号，的编号，“MALAY”表示该表示该CPU的产地是马来西亚，的产地是马来西亚，其他如：其他如：“COSTARICA”哥斯达利加，哥斯达利加，“Philippines”菲律宾，菲律宾，“Ireland”爱尔兰。爱尔兰。第第4行行 由由4组编码组成：第组编码组成：第1组表示主频组表示主频为为2.53GHz；第；第2组表示二级缓存为组表示二级缓存为3MB；第第3组表示前端总线频率为组表示前端总线频率为1 066MHz；第；第4组表示兼容的电路板为组表示兼容的电路

10、板为86。第第5行行 第第1项项Q807代表该代表该CPU的生产年的生产年份为份为08年，周次为第年，周次为第7周；第周；第2项项“A404”是是该该CPU的生产序列号。的生产序列号。INTEL CPU标识第第1行行 注明该处理器的生产厂商是注明该处理器的生产厂商是AMD公司，公司，产品型号为产品型号为Athlon TH 64 X2。第第2行行 AMD CPU的的OPN序号。序号。“ADX”表示表示处理器的功耗（处理器的功耗（ADO代表代表65W，ADD代表代表89W，ADX代表代表125W），），“6000”代表该处理器的代表该处理器的PR值和型号；值和型号；“I”表示采用表示采用Socke

11、t AM2接口，接口，“AA”表示具备智能温控技术，表示具备智能温控技术，“6”表示处理器表示处理器二级缓存大小为二级缓存大小为1MB2，“CZ”代表采用代表采用90纳纳米制程的米制程的Windsor核心。核心。第第3行行 ACBVF 0651VPMW，核心的周期定，核心的周期定义。义。第第4行行 Z253461L60006，核心的流水号定义，核心的流水号定义，即该即该CPU的生产序列号。的生产序列号。底行底行 表示该产品的产地为德国，封装地为马表示该产品的产地为德国，封装地为马来西亚。来西亚。AMD CPU标识习 题一、选择题2Nehalem核心处理器采用的制造工艺是： ，核心电压是： 。

12、A）0.045微米 B）0.13微米 C）0.09微米 D）0.032微米E）1.75V F) 1.5V G)1.3V H) 1.2V3Windsor的制造工艺是： 。 A）0.045微米 B）0.13微米 C）0.09微米 D）0.032微米二、填充题3. CPU中由56个不同功能的 组成一条指令处理，一条分成56步再由这些电路单元分别执行，以此实现在一个 完成一条指令的执行。5自Core开始，微处理器的性能高低由以下公式确定：公式为： = 。三、简答题2. 什么是CPU的主频？主频、倍频、外频三者之间的关系，请简述。4. CPU运行时是如何调用所需要的数据的？第4章 内存 内存储器（mem

13、ory）即主存储器，简称内存或主存。内存是CPU可直接访问，能够快速存取程序和数据的物理载体。 内存的基本工作步骤为：从系统预读数据（程序和数据） 保存到内存单元队列 传输到内存I/O缓存 进入CPU处理 运行的中间结果和最终结果传输到内存 接收到存储（或输出）指令后 传输运算结果存入外存储器，或向输出设备输出运行结果。 4.1 内存分类 1. ROM 2. RAM 3. 内存条 内存条类型有DDR SDRAM(简称DDR)、DDR2、DDR3等。 当前，内存条的封装方式，DDR有184线，DDR2、DDR3 为240线。184线已淘汰。内存芯片编号解读 三星内存芯片：三星内存芯片：K4T1G

14、084QA-ZCE6。K代表内存芯片，代表内存芯片，4代表代表DRAM，T代表代表DDR2内存，内存，1G代表容量为代表容量为1GB（51则代表容量为则代表容量为512MB），），08代表位宽，代表位宽，4代表逻辑代表逻辑Bank数量，数量，Q代表工代表工作电压为作电压为1.8V，A代表产品版本号，代表产品版本号，Z代表封装类型为代表封装类型为FBGA-LF（G则为则为FBGA，S则为小尺寸则为小尺寸FBGA），），C代表普通能耗（若为代表普通能耗（若为L则为低能耗），则为低能耗），E6代表运行速度为代表运行速度为DDR2-667CL=5（D6则为则为DDR2-667CL=4，F7则为则为DD

15、R2-800CL=6，E7则为则为DDR2-800CL=5）。）。 4.2 内存接口标准 内存条的接口类型有SIMM、DIMM和RIMM等3种。金手指（connecting finger） DDR-184线内存条 DDR2-240线内存条 DDR3-240线内存条4.3内存技术指标 1. 存取周期 2. 容量 3. CL延迟 4. 列地址选通脉冲 5. 错误检查和纠正 6. 奇偶校验 7. SPD 8. 内存带宽 9. 点对点连接 奇/偶校验（ECC）是计算机数据传送过程中校正数据错误的一种方式，分为奇校验和偶校验两种。 计算机存储的最小单元是比特（byte），byte只有“1”或“0”两种状

16、态。 计算机存储的最小单位是字节，1个字节为8个位。如某字节数据存储时，8个位的数值分别为1、1、1、0、0、1、0、1，将8个位上的数值相加，得：1+1+1+0+0+1+0+1=5，是奇数。该数值被读取时，CPU再次计算检测数据中“1”的个数，若是奇数，表示传送正确；否则，数据传输肯定有误。 4.4内存的选购 1. 选购原则 2. 选购要领习 题一、选择题1计算机的内存包括随机存储器和 ,内存条通常指的是 。 A）只读存储器 B）ROM C）DRAM D）SRAM二、填充题 1内存 的大小和速度在很大程度上决定计算机的 。三、简答题 2. DDR3内存条的性能指标有哪些? 3. 什么是奇偶校

17、验？ 第5章 主板 主板（mainboard）,又称母板（motherboard）,计算机依靠主板把CPU、内存以及外围设备有机地组合成一个计算机系统。 主板为CPU、内存和各种适配卡，I/O设备提供安装接口（插座）和通信接口。 按架构分，主板分为Slot架构和Socket架构两大类。 按结构标准分，主板分为ATX、Micro-ATX、Baby-AT和NLX等4种。 整合主板（集成板）。声卡、显卡、调制解调器、网卡等外部设备扩展功能卡都集成在主板芯片组中，这样的主板称为整合主板或集成板。外部设备的扩展功能一举集成在主板上，所以匹配性良好，整体性能稳定。现在整合主板中所集成的显卡也拥有较好的3D

18、能力，高清硬解码也很到位，安静并且省电。一般整合主板构成的微机为低档微机，成为不是游戏玩家的首选。随着集成电路集成度的进一步提高，整合主板的发展前景看好。5.1 主板的分类5.2 主板的结构 计算机主板由印刷电路板（PCB板）构成，主板上安装了集成电路、电阻、电容等电子元件，分布了多种扩展插槽和外设接口等 1. 印刷电路板 2. 主板架构 3. 扩展插槽与外部接口 4. 主板芯片组 5. 前端总线北桥芯片LGA 775CPU插座键盘插座鼠标插座打印机插座USB插座PCI插槽AGP插槽内存插槽电源插座IDE插座BIOS芯片南桥芯片CMOS电池面板跳线插座915主板主板声卡插座主板固定孔CNR插槽

19、IDE插座PCI-E插槽印刷电路板4层印刷电路板 6层印刷电路板 主板架构 1. Slot卡式接口 2. Socket针脚式接口 Intel的Socket架构有Super7、Socket 370、Socket423、Socket478、SocketT（LGA775）、Socket1336等多种。 AMD的Socket架构有Socket A、Socket754、Socket 939等多种。 AMD将以Socket AM2为为统一桌面平台的架构标准。 Intel将以Socket1160、Socket1336为架构标准。 Socket940插座 LGA775插座 主板芯片组 芯片组是主板电路的核心，

20、Chipset决定主板的级别和档次。 芯片组有“南桥”和“北桥” 北桥：主板上离CPU最近的一块芯片，负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。负责CPU与内存，CPU与AGP等高速设备之间的通信，内部集成有内存控制器、Cache高速控制器等。 南桥：位于PCI插槽附近，管理中低速的外部设备；内部集成有中断控制器、DMA控制器等。 前端系统总线 FSB(前端系统总线)是CPU与北桥芯片之间数据传输的专用系统总线。 早期，由于CPU的外频与前端系统总线相同或相近，所以采用的前端系统总线频率等于CPU的外频。 由于P4CPU的主频大大提高， CPU与北桥芯片间的数据传输任务加

21、重，对前端系统总线频率的需求矛盾突出。解决的方法是：前端系统总线通过DDR(double data rate SDRAM，双倍速率同步动态随机存储器)或QDR（quadplex data rate SRAM，四倍数据传输率）等技术，CPU与北桥芯片间在一个时钟周期内完成2次、4次或多次的数据传输以满足数据传输的需要。400 MHz或533MHz的FSB，实质是100MHz或133MHz外频的4倍次传输。 前端系统总线倍频主板的倍频跳线设置。前端总线频率（前端总线频率（FSB） QPI总线 QPI(Quick Path Interconnect,快速通道连接) 总线将取代FSB总线。QPI总线具

22、有4条通路，采用点对点（Point-to-Point）设计，每条通路（Lanes）具有一对线路，分别负责数据的发送和接收。QPI的使用使CPU与CPU之间的峰值带宽最高能达到96GBps，峰值内存带宽可达到34GBps。如，采用QPI总线的Core i7处理器，带宽为2432GBps，这是FSB总线的5倍。此外，QPI总线还具备热插拔的功能。 5.3 总线与接口微型计算机的总线分为内部总线和外部总线。微型计算机的总线分为内部总线和外部总线。 ISA ISA（Industry Standard Architecture，工业标准结构）总线源于IBM公司的第一台PC，早先数据位8位；PC-AT机扩

23、展到16位，所以又称为AT总线。已淘汰。EISA EISA（Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构）总线标准于1988年由Compaq等9家公司联合推出。完全兼容ISA总线信号，已淘汰。PCI PCI（Peripheral Component Interconnect，外设组件互连标准）总线的标准数据宽度为32位，总线时钟频率为33MHz，它的最高数据传输率为132MB/s。AGP AGP（accelerated graphics port高速图形端口）总线，专用于显卡，Intel公司为提高PC机系统的三维显示速度而开发。AGP 8X的最大数据传输率为1 066Mbps。PCI Express PCI Express（周边零件连结介面）技术，又称PCI E总线。目前用于显卡，有PCI Express 1X到PCI Express 16X等多种规格，主要优势是数据传输速率高，目前最高达10GB/s以上。PCI Express标准将全面取代PCI和AGP成为统一标准的总线。接口1、PS/2鼠标接口；2、PS/2键盘接口；3、COM接口；4、显卡接口；5、USB接口；6、IEEE 1394接口；7、RJ-45接口（双绞以太网线接口）；8、声卡（耳麦）I/O接口 PS/2 键盘鼠标