计算机硬件概论计算机硬件实例研究

下面以Pentium4为对象，介绍Pentium4CPU的结构特点，Pentium4计算机主板的硬件结构原理，i850芯片组的特点及功能等。最后，对如何进行计算机组装和调试作了简要介绍。第10章计算机硬件实例研究 Pentium4CPU是一块兼容现有X86指令集的IA-32处理器，内含4200万晶体管，采用“NetBurst”的架构，与现有的P6架构有很大的不同。这些技术能够使Pentium4在网络广播、网络视频流、图片处理、视频剪辑、语音、3D制图、游戏、多媒体等应用中的计算能力大大增强。10.1Pentium4CPU的结构及技术特点 目前常见的Pentium4处理器有两种，一种是Socket423结构的老Pentium4，它以Willamette为核心（称SocketW），采用0.18μm工艺技术制造，PGA封装。另一种是Socket478结构的新Peutium4，它是以Northwood为核心（称SocketN），采用0.13um工艺技术制造，MPGA封装技术封装。图10.1所示为Pentium4CPU的外观图。（a）Pentium4处理器正面（b）Pentium4处理器背面 Pentium4处理器拥有全新的结构与功能，采用了相当多的新技术。这些新技术的汇集就称为NetBurs，其主要的技术有：

1．超级流水线技术

2．无序执行、动态分支预测和推理执行技术

3．先行动态执行和执行追踪缓存技术

4．快速执行引擎技术

5．超强的工作指令集10.2Pentium4计算机主板结构分析10.2.1Pentium4主板采用的新技术1．RAMBUS内存 使用最新内存构架RAMBUS（也称RDRAM，即RAMBUSDRAM）是Pentium4主板的特点之一。2．Inteli850芯片组 Pentium4主板的另一大特点就是Intel为了适应RAMBUS内存构架，推出的Inteli850芯片组。该芯片组仍然使用了Intel的HUB结构，包括850MCH（MemoryControllerHub）、ICH2（I/OControllerHub）和FWH(FirmwareHub)三部分。3．电源模块 为提供足够的电力给整个Pentium4电路系统，以及具有更好的向下兼容性，Pentium4的电源没有重新设计主板供电接口，而是保留了原有的20管脚的ATX电源之外，又增加了6管脚和12V、4管脚两个单独的供电接口，以满足系统的供电需求。4．专用的散热风扇和机箱 Intel规定Pentium4主板在插座四周预留安装、锁定散热风扇扣具的锣丝孔，让散热风扇以90°角方式覆盖在CPU插座上，再利用扣具以锣丝贯穿主板，直接固定在机箱上。另外，标准的Pentium4计算机必须要配合Pentium4专用机箱，否则无法扣上散热风扇。10.2.2某品牌Pentium4主板简介 为了对计算机的基本组成结构有更深入和详细的了解，以某品牌Pentium4主板为例进行说明。 某品牌Pentium4主板如图10.2所示。图10.2Pentium4主板 该品牌Pentium4主板是采用i850芯片组的一款主板，采用了6层PCB板设计，支持423管脚的Pentium4处理器，有独特的主板布局设计。 芯片组方面，该主板使用了标准的Intel82850和Intel82801BA的组合。 总线接口方面，该主板提供了5个全长的PCI接口和一个AGP接口，这个AGP接口在原有AGP4X格式的情况下，还可以支持最新的AGPPro模式，支持最新的1.5VAGP显示卡，给用户提供更好的升级空间。 主板的3种供电接口（20管脚ATXPWR、6管脚AUXPWR、4管脚ATX12V）位置比较集中，都处于主板的左上部，IDE接口的周围。 该主板的IDE和软驱接口位于82850MCH芯片的前方，这样一来就不会妨碍任何扩展槽。在USB配置上，该主板采用双USB集成配置，紧靠鼠标/键盘接口的不是常见的USB接口，而是串/并口。USB接口被挪到串/并口的另一侧，位置与串/并口有一段距离，占据于原集成声卡接口的位置，如图10.3所示。图10.3后面板接口示意图 该主板提供了强大的超频能力，采用JumperFree免跳线技术是其特色之一。外频可以选择100、103、105、108、110、112、115、118、120、122、125、128、130和133MHz，这些频率的设置在BIOS内部即可完成。而额外的136~156MHz的11个选项，则是通过该主板保留的一组DIP开关，通过硬跳线来完成超额设置。 另外，该主板在MCH芯片上加装了一套新型的散热工具来确保MCH工作在可接受的温度范围内，这个散热片的尺寸比常见的北桥芯片上的散热片要大得多，如图10.5所示。主板上使用了专用的ASIC硬件监控芯片，ASIC支持从BIOS内读取三种温度和三种风扇转速的数据。主板上还设计了一组测温探针，用来连接外部测温器，可以测取系统内的任何温度。10.3i850芯片组 i850(Tehama)芯片组是由Intel公司专门为Pentium4(Willamette)CPU设计的，使用的是Intel第三代使用的directRDRAM的芯片组。第一代和第二代是i820和i840芯片组，它们都是针对PentiumⅢ设计的核心组，其中i820芯片组是针对桌面PC的；i840是针对服务器设计的芯片组，主要是增加了双CPU和64位PCI支持。i850芯片组含有三个组成部分：MCH、ICH2和FWH，如图10.4所示。

图10.4i850芯片组内部结构示意图 内存控制器集成器82850MCH的结构如图10.5所示。它支持

(AssistedGunningTransceiverLogic，AGTL)和二级管线缓存，采用100MHz的系统总线，数据传输率达到400MHz。向上支持2GB的内存条，包括4条RIMM插槽，可采用256MBW/O纠错码或288MBW纠错码。有两种可选的纠错码类型：1bit检验并纠错和2bit检验并纠错。具有32位系统总线寻址功能，2倍速寻址可达200MHz，同时支持1.5V低功耗的AGP4X图形加速卡。图10.582850MCH示意图 i850芯片组采用82801BAI/O控制芯片（ICH2），如图10．6所示。ICH2支持2条ATA/100IDE通道、4个USB1.1接口、SMBUS从接口和6个PCI接口等。ICH2和MCH之间通过带宽为266MB/s的HUB相连接。 i850芯片组的第三大组成部分是FWH，也称为软硬件集成器，它包含硬件随机数产生器和FlashBIOS两部分功能。图10.682801BAICH2示意图 i850芯片组的第三大组成部分是FWH，也称为软硬件集成器，它包含硬件随机数产生器和FlashBIOS两部分功能。10.4组装与调试技术1．组装前的准备工作 在组装计算机时，先不要盲目动手，首先要熟悉计算机的各个部件以及安装要求，必须仔细阅读各部件的使用说明书，并对照实物，加深理解。尤其是计算机的主板安装，它是计算机组装过程中技术难度最大，工作量最多的一项工作，主板的安装成功与否是计算机能否组装成功的决定性因素。 其次，应将组装计算机所需要的工具准备齐全。如镊子、尖嘴钳、各种规格的锣丝刀（具有磁性最好）、万用表、毛刷、抹布、存放零件用的小盘子、系统盘和常用测试、诊断软件等。2．注意事项 在组装计算机过程中，为避免和减少零部件损坏的可能性，应遵守以下几点要求：（1）忌带电作业。（2）双手应保持清洁、干燥。（3）轻拿轻放。 （4）插入与拔出时动作缓慢。 （5）注意“对号入座”电缆直流电源的接插头与插座的配接一般都具有方向性。 （6）注意电源的电压3．安装步骤（1）设置主板跳线（2）安装CPU和CPU散热风扇（3）安装内存条（4）固定主板（5）连接其他接线 ①连接主板电源线以及CPU风扇电源线 ②连接主板与机箱面板上的开关、指示灯、电源开关等连线 （6）安装外设接口卡 （7）安装键盘、鼠标、显示器、打印机等 （8）安装软盘驱动器、硬盘驱动器和光盘驱动器4．检查验证 在通电试机之前，应进行一次细致全面的检查。检查电源插头有没有接反，连线有没有错误，各种板卡是否接触良好等等，确保系统连接无误之后，才可以通电试机。 接着，需要对计算机进行一些必要的设置和安装系统软件、测试软件等。首先进入ROMBIOS设置程序，设置CMOS的各项参数，包括硬盘参数、系统启动盘顺序、系统配置等重要信息。然后利用购买时随机附带软盘启动计算机对硬盘进行分区，最后对硬盘进行格式化，装入操作系统软件（如Windows2000，WindowsXP等），整个安装过程即大功告成。 若加电之后没有任何反应，或显示不正常，或有报警声等不正常反应，应立即关闭电源，检查系统连接，确定故障位置。一般常用“插拔法”来排除故障。对没有安装经验的人来说，首先应将软驱、硬盘、光驱、声卡等部件的连线从主板上拔下，然后重新上电检查，如果一切正常，说明连接没有问题，可以再逐步安装其它部件，安装一个，上电检查一次，最终可以将故障查找出来。 反之，则需要根据故障现象以及个人经验来查找故障原因，如内存、主板质量问题、线路连接问题、键盘、显卡