第2章计算机硬件及其安装-1-CPU

《计算机组装维护与维修》全国高等职业教育计算机类规划教材实例与实训教程系列电子教案编著徐新艳刘益红中央处理器（CPU）存储器输入/输出子系统内存储器外存储器I/O接口外设总线硬件软件系统软件应用软件计算机系统

第2章计算机硬件及其安装知识目标:1.熟悉多媒体计算机中各部件的名称和性能指标，掌握多媒体计算机的功能。

2.熟悉常见英文缩写的含义。

3.了解市场上的主流计算机部件及其选购方法。

4.了解组装计算机硬件系统的注意事项。

第2章计算机硬件及其安装技能目标:1.能识别多媒体计算机的各组成部件。2.能识别各部件的接口。3.能初步了解市场行情，分清各部件的技术档次。4.能按照需求，根据各部件的基本性能指标进行选购和搭配。5.熟悉装配计算机前的准备工作。6.掌握计算机各配件的安装技巧及注意事项，能完成计算机硬件的组装及拆卸。7.熟悉硬件组装完成后计算机的工作状态。

第2章计算机硬件及其安装2.1计算机硬件

2.1.1中央处理器（CPU）

2.1.2主板

2.1.3内存

2.1.4显卡与显示器

2.1.5声卡和音箱

2.1.6网卡

2.1.7外部存储器

2.1.8机箱和电源

2.1.9键盘和鼠标2.2计算机硬件组装

2.2.1装机前的准备工作

2.2.2组装硬件系统

2.2.3加电自检

2.2.4硬件系统的拆卸本章小结多媒体计算机的基本硬件配置：

CPU、主板、内存条、硬盘、光驱、显卡、声卡、机箱、键盘、鼠标、显示器、音箱、电源

2.1计算机硬件返回

2.1.1中央处理器（CPU）2.1.1CPU外观2.1.2CPU的主要性能指标2.1.3CPU主流产品简介2.1.4CPU散热器2.1.5实例介绍2.1.6CPU的选购

2.1.1中央处理器（CPU）散热器装置支撑垫内核（die）产品LOGO产品标签基板（a）产品型号金属盖基板产品LOGO（b）CPU外观针脚式引脚圆点式引脚返回CPU的主要性能指标1、主频主频又称CPU的时钟频率或CPU内部总线频率，是CPU核心电路的实际运行频率，即CPU自身的工作频率，单位是GHz或MHz。一般来说，CPU在一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的运行速度越快。但由于各种CPU的内部结构不尽相同，所以不能完全用主频概括CPU的性能。2、外频外频是主板上晶体振荡电路为CPU提供的基准频率，单位是MHz。外频实质上也是整个计算机系统的基准频率，系统中大多数部件和设备的工作频率都是在外频的基础上乘以一定的倍数得到，倍数可以大于1也可以小于1。外频越高，CPU与其他部件间的数据传输速率越快，整机的性能越好。3、倍频倍频系数简称倍频。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。主频、外频和倍频三者之间的关系为：主频=外频×倍频CPU的主要性能指标4、前端总线频率（FSB频率）FSB频率是指CPU与北桥之间每秒交换数据的次数，单位是MHz。CPU北桥南桥内存显卡光驱接口硬盘接口键盘接口鼠标接口前端总线FSB在Intel公司Pentium（奔腾）II/III和AMD公司早期Athlon（速龙）平台上，FSB频率与外频相同，因此对两者不作区分。在现有的CPU中，Intel公司采用“Quad-pumped”（QDR，Quaddatarate）技术，使CPU与北桥在一个系统周期交换4次数据，即FSB频率为外频的4倍。AMD公司采用“HyperTransport”总线技术，FSB频率为外频的2倍。CPU的主要性能指标4、前端总线频率（FSB频率）目前PC机的FSB频率有266、333、400、533、800、1066、1333几种。FSB频率越高，表明CPU与北桥之间的数据传输能力越强，在CPU快速运算时就能保障有足够的数据供给CPU进行处理，充分发挥CPU的功能。FSB频率由CPU和北桥共同决定。有些CPU使用数据带宽衡量FSB数据传输速率，单位是GB/s。数据带宽计算公式如下：数据带宽=总线频率×数据位宽CPU的主要性能指标5、缓存高速缓冲存储器Cache，通常由SRAM组成，存取速度极高，与CPU工作速度相当，因此CPU几乎是在零等待状态下就能迅速完成对Cache数据的读写。受制造工艺、价格等限制，一般Cache容量较小。目前，所有CPU都具有一级缓存L1和二级缓存L2，少数高端CPU还集成了三级或四级缓存。集成在CPU内核中的缓存与CPU同频工作，称为全速运行，而CPU外置缓存的工作频率一般只有CPU主频的一半，称为半速运行。目前L1和L2都已集成到CPU的内核。L1的容量基本不超过128KB，L2的容量差别较大，高端CPU可到2048KB，低端CPU为512KB、256KB。对于多核处理器（一块芯片包含多个CPU核心）的二级共享缓存，容量达到4MB。CPU读取数据时，寻找顺序依次为L1→L2→

L3→主存→外存。CPU的主要性能指标6、扩展指令集CPU通过执行指令完成运算和控制系统。每种CPU在设计时都规定了与其硬件电路相配合的指令系统，即能执行的全部指令（集）的集合。因此，指令集反映了CPU功能的强弱。Intel和AMD的PC机CPU扩展指令集是指在X86指令集基础上，为了提高处理器性能而开发的指令集。这些指令集能够提高处理器对某些方面的处理能力，但需要有必要的软件支持。常见的扩展指令集有Intel的MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4和AMD的3DNow!等，分别增强了CPU对多媒体信息、因特网数据流、视频信息和3D数据等的处理能力。CPU的主要性能指标7、CPU的工作电压CPU的工作电压分为核心电压和I/O电压。核心电压是驱动CPU核心电路工作的电压，I/O电压则是驱动CPU输入/输出电路的电压。CPU的核心电压小于或等于I/O电压。早期通过主板跳线设定CPU电压。Intel公司从PⅡ开始采用自适应电压调节VID技术，目前采用智能化动态电压调节DVA技术。CPU采用动态供电后，在封装上就不再标明默认内核电压值。目前，PC机的CPU核心电压都在2V以下。CPU的主要性能指标8、CPU的功耗CPU功耗分为散热设计功耗TDP和实际功耗。散热设计功耗即标称功耗，是指CPU对应系列的最终版本（具有最高性能的型号）在满负荷（CPU利用率100%）时可能达到的最高散热功率。实际功耗是指CPU实际运行时所消耗的功率。作为用户关注的是CPU实际功耗，但实际功耗与实际应用联系在一起，而且和CPU采用的节能技术密切相关，所以无法得到统一的结果，即使有也是典型应用的实际测试值。CPU的主要性能指标9、制造工艺制造工艺用制程衡量。制程是指CPU芯片上逻辑门电路之间连线的宽度，单位是微米或纳米。目前，CPU的制程主要有90nm、65nm。CPU的主要性能指标10、封装CPU封装是采用特定材料将CPU芯片固化在其中的技术。封装的作用：固定、密封、保护芯片和增强导热性能，以及通过封装引脚使芯片内部电路与其他部件相连接。封装时主要考虑的因素：为提高封装效率，芯片面积与封装面积之比尽量接近1∶1。为减小传输延迟引脚尽量短，为减少相互干扰引脚间距离尽量远。基于散热要求，封装越薄越好。CPU封装形式举例一：（a）PGA封装（b）FC-PGA封装（c）FC-PGA2封装CPU封装形式举例二：（d）mPGA封装（e）LGA封装CPU封装形式举例三：顶视图（f）S.E.C.C.封装（g）S.E.C.C.2封装CPU封装形式举例四：CPU的主要性能指标11、接口类型接口的作用：CPU需要通过接口与主板连接。接口类型主要有：引脚式、卡式、触点式、针脚式等，对应到主板上就有相应的插槽（slot）或插座（socket）。注意：接口类型不同，金手指指数、插针数或触点数，以及接点的布局、形状等就不同，不能互相接插。目前使用的接口基本都是触点式（LGA封装）和针脚式（PGA封装），如LGA775（775个触点）、SocketAM2（940个针脚）、Socket478（478个针脚）。

返回CPU主流产品简介目前，市场上主流CPU产品主要由Intel公司和AMD公司生产。同级产品性能相近，但AMD的价格略低。1、IntelCPU主要分为Core2（酷睿2）系列至尊版处理器（Core2Extreme）、四核处理器（Core2Quad）、双核处理器（Core2Duo），Pentium（奔腾）系列双核处理器（PentiumDual-Core）、至尊版处理器（PentiumE）、奔腾D处理器（PentiumD）和Celeron（赛扬）系列赛扬处理器（Celeron）、赛扬D处理器（CeleronD）。其中，Celeron系列针对低端市场；Pentium系列是中端产品；Core2系列中E4000、E6000系列属低端产品，QX6000、7000系列，X6000、7000系列等属高端产品。更详细介绍请参阅网页。2、AMDCPU主要有入门级Sempron（闪龙）系列，面向主流市场的Athlon（速龙）64系列以及高端市场的Athlon64X2（双核）。关于AMDCPU更多内容请参阅网页。龙芯2号：2003.12，中科院计算所，主频300MHz，性能超过PII中国人自己的CPU返回CPU散热器CPU散热装置能及时散发CPU工作时产生的大量热量。散热装置按散热机制分为：半导体制冷、水冷和风冷散热。半导体制冷、水冷设备安装繁琐，成本较高，而风冷散热成本较低、安装便捷、最为常用。不同系列、不同型号的CPU其封装不同，所需散热器也不同。Intel公司生产的CPU风冷散热器举例：AMD公司生产的CPU风冷散热器举例：AMD公司生产的CPU风冷散热器举例：CPU散热器风冷散热器的一般组成及各部分作用：（1）底座与散热片散热器的底座和散热叶片采用铜和铝。铜比铝热传导快，散热效果好，但价格昂贵。绝大多数散热片用铝合金，高端CPU的散热器底座用铜。影响散热效果的另一主要因素是散热片（称为鳍（qí）片或鳃（sāi）片）的表面积。散热片的热经流动的冷空气带走，与空气接触的面积越多，相应的热交换面积越大，散热速率越快。所以散热片越薄越密集、表面积越大，散热效果越好。（2）风扇风扇是风冷散热器的最主要组成，其质量很大程度上决定散热器的散热效果和使用寿命。衡量风扇性能的主要指标有风扇口径、风量、噪音、风压大小、采用的轴承及使用寿命等。（3）扣具固定CPU散热器的装置。为了让散热器底面与CPU表面紧密接触，以加强散热效果，扣具需要承受的压力必须达到一定的标准之上，且有足够的强度应付冲击和长期的金属疲劳变化，保障长期稳定的散热效果。扣具举例：散热器支架举例：返回CPU实例介绍

Athlon64X24000+AM2参数

基本参数适用类型台式机CPU系列型号Athlon64X2接口类型SocketAM2针脚数940针主频（GHz）2.0技术参数封装技术mPGA核心类型Windsor（双核心）核心数量双核心64位技术AMD64位前端总线1000MHz外频200MHz倍频10制作工艺90纳米技术参数（续）一级缓存每核心64KB数据缓存+64KB指令缓存二级缓存容量1MB*2支持内存类型最高支持双通道的DDR2800核心电压1.30/1.35V功能参数超线程技术不支持虚拟化技术AMDVT防病毒技术EVP多媒体指令集MMX、3DNow!、SSE、SSE2、SSE3TDP功耗89W环境参数工作温度（℃）55~70℃CPU实例介绍Core2DuoE4500参数

基本参数适用类型台式机CPU系列型号Core2Duo接口类型Socket775针脚数775针主频（GHz）2.2技术参数封装技术PLGA核心类型Allendale（双核心）核心数量双核心64位技术Intel64（EM64T）前端总线800MHz外频200MHz倍频11制作工艺65纳米技术参数（续）一级缓存每核心32KB数据缓存+32KB指令缓存二级缓存容量共享2MB支持内存类型视主板芯片而定核心电压0.85~1.5V功能参数超线程技术不支持虚拟化技术