第一天(计算机硬件组成及原理)最终版

计算+机硬件组成及原理计算机组成：显示器、键盘、鼠标。主机箱：包括主板、CPU、内存条、显卡、声卡、网卡、硬盘、光驱等硬件。本次工程实践主要采用的硬件设备：ECS精英公司生产的K7SEM主板，AMD和赛扬CPU，希捷20G硬盘，TCL显示器及其他品牌的内存条、显卡、声卡、网卡、光驱、键盘、鼠标、电源。下面我们对以上主要硬件进行介绍：一、ECS精英K7SEM主板（与AOpen对比讲解）ECS——ELITEGROUP精英主板,主板型号为ECS—K7SEM（2001年产），如图所示：其主要参数：精英K7SEM主板芯片主芯片组SIS730S音频芯片内建符合AC'97规范音效芯片图形芯片内建SIS300显示芯片网卡芯片内建REALTEK8139C网卡精英K7SEMCPU规格CPU_描述AMDAthlon/Duron/ThunderBird处理器(支持速龙、毒龙、蓝鸟CPU)CPU_插槽SocketA精英K7SEM内存规格内存类型SDRAM内存描述二个168针DIMM内存，支持PC133/PC100SDRAM，最大容量1.5GB，内存带宽1GB/S精英K7SEM扩展插槽显卡插槽一个AGP插槽——显卡插槽PCI插槽二个32-bitPCI插槽IDE插槽二个IDE插槽，可支持4个IDE设备——硬盘、光驱数据线插槽FDD插槽一个FDD插槽——软驱数据线接口精英K7SEMI/O接口USB接口二个USB接口PS/2接口一个PS/2键盘接口和一个PS/2鼠标接口并口串口一个并口（LTP）与二个串口（COM口）外接端口一个AMR插槽，一个CNR插槽精英K7SEM板型主板板型MicroATX板型外形尺寸244mmx220mm精英K7SEM软体管理BIOS性能Award即插即用BIOS，电源管理支持CPU硬件挂起，热键开启，支持零声唤醒，网络唤醒精英K7SEM其它参数硬件监控系统监测温度、电压、风扇速度超频功能电压监测及警告，支持对CPU电压的调节电源插口ATX电源ECS精英主板K7SEM各组成部分说明：1.主板电源插槽，与电源相连接；2.滤波电容和电感做成的供电系统；K7SEM具有12个2200微法的大电容，四组大容量电容和电感组成的滤波系统，为CPU提供纯净稳定的电流，以保障系统整体高效、稳定的运转。此外，K7SEM主板上还有两个温度探头分别探测系统温度和CPU温度，在CMOS里也有相应的温度显示和控制，可以设置CPU超过多少度便自动关机。3.CPU插槽——介绍如何安装CPU及注意事项；4.集成南、北桥芯片、显卡芯片——介绍南北桥作用和显卡功能；5.主板BIOS芯片——介绍BIOS功能；6.主板BIOS电池——为BIOS芯片供电，以保存BIOS设置中的CMOS参数；7.内存插槽——介绍内存基础知识；8.硬盘数据线接口、光驱数据线接口；9.软盘驱动器接口；10.AGP插槽——显卡插槽11.PCI插槽——介绍PCI扩展插槽的功能；12.AMR插槽——介绍；13.CNR插槽——介绍；14.RealTek8139C集成网卡15.外部接口：2个USB接口，PS/2小口鼠标、键盘接口，显示器接口，2个串口（COM口），1个并口及声卡接口（包含游戏手柄接口）；CPU插槽如下：安装CPU是注意针脚位置。CPU:CenterProcessUnit的缩写，译为中央处理器。也做叫微处理器。指具有运算器和控制器功能的大规模集成电路。微处理器在微机中起着最重要的作用，是微机的心脏，构成了系统的控制中心，对各部件进行统一协调和控制。CPU一般组成：算术逻辑单元ALU主要完成算术运算（＋、－、×、÷）和各种逻辑运算（与、或、非、异或、移位、比较）等操作。ALU是组合电路，本身无寄存操作数的功能，因而必须有保存操作数的两个寄存器：暂存器TMP和累加器AC，累加器既向ALU提供操作数，又接收ALU的运算结果。寄存器阵列实际上相当于微处理器内部的RAM，它包括通用寄存器组和专用寄存器组两部分：通用寄存器（AX、BX、CX、DX）用来存放参加运算的数据、中间结果或地址，它们一般均可作为两个8位的寄存器来使用。处理器内部有了这些通用寄存器之后，可避免频繁地访问存储器，可缩短指令长度和指令执行时间，提高机器的运行速度，也给编程带来方便。专用寄存器包括程序计数器PC、堆栈指示器SP和标志寄存器FR，它们的作用是固定的，用来存放地址或地址基值。定时与控制逻辑是微处理器的核心部件，负责对全机进行控制，包括从存储器中取指令，分析指令（即指令译码）确定指令操作和操作数地址，取操作数、执行指令规定的操作，送运算结果到存储器或I/O端口等。它还向微机的其它各部件发出相应的控制信号，使CPU内、外各部件间协调工作。主板芯片组南、北桥的作用：南桥芯片（SouthBridge）：是主板芯片组的重要组成部分，南桥芯片负责I/O总线之间的通信，主要对硬盘数据传输方式、音频控制器、键盘控制器、PCI总线、USB、高级电源管理等功能提供支持。一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线+较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连。北桥芯片（NorthBridge）：是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（HostBridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔845E芯片组的北桥芯片是82845E，875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，对CPU的类型和主频、内存的类型（SDRAM，DDR等等）和最大容量、AGP插槽和ECC纠错等提供支持。北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。常见南、北桥芯片图：主板BIOS芯片的功能：计算机用户在使用计算机的过程中，都会接触到BIOS，它在计算机系统中起着非常重要的作用。一块主板性能优越与否，很大程度上取决于主板上的BIOS管理功能是否先进。BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本输入输出系统），是只读存储器基本输入／输出系统的简写，它实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。BIOS芯片是主板上一块长方型或正方型芯片，BIOS中主要存放：1.自诊断程序：通过读取CMOSRAM中的内容识别硬件配置，并对其进行自检和初始化；2.CMOS设置程序：引导过程中，用特殊热键启动，进行设置后，存入CMOSRAM中；3.系统自举装载程序：在自检成功后将磁盘相对0道0扇区上的引导程序装入内存，让其运行以装入DOS系统；4.主要I／O设备的驱动程序和中断服务。下一节课我们将向大家介绍BIOS的设置。内存基础知识：什么是内存，它怎样存储数据？内存一般指的是随机存取存储器，简称RAM，分为静态内存和动态内存。静态内存(SRAM)用作系统的高速缓存，而我们平常所提到的电脑的内存指的是动态内存,即DRAM。动态内存中所谓的“动态”,指的是当我们将数据写入DRAM后，经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个内存刷新(MemoryRefresh)的操作，这要额外设计一个电路。我们可以这样理解:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长,代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1/2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1/2，则认为其代表0,并把电容放电，籍此来保持数据的连续性。有了刷新操作，动态内存的存取速度比静态内存要慢很多。内存的速度：内存的速度用纳秒(ns)表示，普通的SDRAM的速度为10纳秒，符合PC-100标准的SDRAM速度达到8纳秒。每个程序都有内存要求，这因程序的不同而有差异。一般内存越大，程序运行时就越快捷。有些程序设计为在内存不够时可以用硬盘代替，即虚拟内存，但它的速度实在是慢得多。常见的内存：内存条是内存芯片焊接在一定规格的印刷电路板(PCB)上,通常叫SIMM，意即单列直插式存储器模块，目前已将不再使用，结构如图：目前多采用DIMM内存、DDR内存、DDR2、DDR3内存。DIMM也就是我们通常所说的168线内存。也叫做SDRAM，同步动态内存。现在，市面上出售的主板几乎都只有DIMM内存插槽。常见的单条容量有64MB、128MB等。DIMM内存条可单条使用,不同容量的DIMM标准内存条也可以混用。单条的DIMM内存可以插在主板上的任何一个DIMM插槽中。DIMM内存插槽如图：DDR——DoubleDataRate：从字面就能看出他的含义，简单的说就是双倍传输速率的SDRAM。普通SDRAM内存的工作方式是在一个时钟周期的上升沿触发进行工作。也就是说在一个时钟周期内，内存将工作一次。而DDR的技术使得内存可以在每一个时钟周期的上升沿和下降沿分别触发一次，这样就使得在一个时钟周期内内存可以工作两次，这样就使得DDR内存在相同的时间内能够完成普通内存一倍的工作量。DDRSDRAM分为PC1600和PC2100两种，其中PC1600DDRSDRAM运行在100MHz(相当于200MHz)下，它的理论传输速率最高可以达到1.6GB/s，；PC2100DDRSDRAM的工作频率为133MHzDDR(相当于266MHz)，最大带宽可以达到2.1GB/s。DDR的物理指标与SDRAM是不同的，在针脚数目上面，SDRAM的为168线，DDR的为184线。DDRSDRAM只需2.5V的电压，要比SDRAM的3.3V低，这也更加节能。184针DIMM插槽DDR2与DDR的区别与DDR相比，DDR2最主要的改进是在内存模块速度相同的情况下，可以提供相当于DDR内存两倍的带宽。它可以并行存取。目前最好的内存为双通道的DDR400内存。240针DDR2DIMM插槽硬盘接口知识：硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种。IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型，目前应用也比较广泛。IDEIDE的英文全称为“IntegratedDriveElectronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强。IDE代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、UltraATA、DMA、UltraDMA等接口都属于IDE硬盘。主板IDE接口SCSISCSI的英文全称为“SmallComputerSystemInterface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCS