《计算机硬件基础》第2章认识计算机-硬件篇

主讲：张礼为三成教育学院教学大纲第一章、认识计算机----理论篇（★）第二章、认识计算机----硬件篇（★★★）第三章、计算机的硬件安装（★★★★★）第四章、计算机的软件安装（★★★★★）第五章、计算机的简单网络配置（★★★）第六章、计算机的选购（★★）第七章、日常使用中简单维护（★★★）第八章、总结注：★：了解★★：基本掌握★★★：熟悉★★★★：熟练掌握★★★★★：完全了解并能熟练的实际操作第二章认识计算机(硬件篇)知识点结构一、主机配件及性能参数1、常见主机配件2、主机配件性能及参数二、笔记本电脑及性能参数1、笔记本电脑性能参数2、笔记本电脑的选购学习目标▲了解计算机硬系统▲掌握计算机硬件系统包含部件重点▲认识PC各种配件▲了解各种配件主要性能参数难点▲各种配件主要性能参数一、主机配件及性能参数如果我们要组装一台计算那我们会用到下面这些硬件：1、CPU————控制器和运算器2、CPU散热器————给CPU散热（很重要）3、主板————系统总线、I/O接口4、内存————内部存储器5、电源————计算机动力6、显卡————显示输出及运算7、显示器————显示输出接收设备8、硬盘————外部存储器9、光驱————光存储设备10、主机箱————配件收容防电磁幅射11、声卡————声音输出及运算设备12、音箱————声音输出信号接收设备13、键盘————字符输入设备14、鼠标————点击坐标输入设备15、网卡————网络信号传输设备16、其它配件————如：手写板、摄像头等1、常见主机配件各配件在主机箱里位置电源硬盘光驱内存CPU风扇显卡1.1、CPU概述•CPU即中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）在整个计算机系统中居于核心地位，是整个计算机系统的指令中枢。在计算机的发展过程中，CPU核心技术的发展一直是计算机技术发展的重点。•它负责计算机系统指令的执行、逻辑运算以及数据存储、传送和输入/输出操作指令的控制。它是由控制单元（ControlUnit）、算术／逻辑运算单元（ArithmeticLogicUnit，ALU）和存储单元（MemoryUnit，包括寄存器和高速缓存）三大部分组成的。三部分通过互连机构的连接，互相配合，共同完成对指令信息和数据信息的分析、判断、运算，从而控制计算机各部件协调工作。•计算机的所有资料、信息都需要CPU来处理，因此它决定了操作系统和应用软件的速度，也就决定了整台计算机的速度。1.2、CPU系列分类1、CPU按厂商分类可以分为：Intel系列AMD系列PowerPC系列（主要用要早期APPLE电脑上现已停产）LoogSon中国龙芯系列VIA（威胜）系列等2、CPU按指令系统架构分类可以分为：CISC复杂指令集处理器（如：AMDIntel）RISC精减指令集处理器（如：PowerPC处理器我国的龙芯）嵌入式处理器（一般用在智能仪器、家电、工业控制，例如：手机）3、按CPU处理信息的字长和核芯数量可分为：四位CPU、八位CPU、十六位CPU、三十二位CPU以及六十四位CPU等单核CPU、双核CPU、多核CPU1.2.1、Intel系列CPUIntel，这个字是由“集成/电子(IntegratedElectronics)”两个英文单词组合成的，象征新公司将在集成电路市场上飞黄腾达。自1971年Intel推出了世界上第一款微处理器4004后，又先后推出了8088、8086、80286、80386和80486处理器，其性能不断提高，制作工艺也越来越精细，到1993年Intel公司推出了划时代的586，并将其命名为Pentium（奔腾）处理器，随后相继推出了PentiumPro、PentiumMMX、PentiumII和PentiumIII处理器，期间为占领低端市场，还推出了低成本的Celeron（赛扬）系列CPU。（Intel钟摆策略：在奇数年，英特尔将会推出新的工艺；而在偶数年，英特尔则会推出新的架构。简单的说，就是奇数工艺年和偶数架构年的概念）Intel早期CPUIntel现代CPU最初的酷睿2采用Yonah核心，65nm制造工艺，LGA775接口，L2缓存容量提升到4MB，并通过SmartCache技术两个核心共享二级缓存方案，使性能大大提升。前端总线提升至1066Mhz(Conroe)，800Mhz（Merom）、1333Mhz(Woodcrest)。Intel最新i7系列CPU采用SandyBridge核心，32nm制做工艺，LGA1155接口，L3提升到8M使性能飚升，采用最新QPI总线技术，FSB前端总线这一概念已经不再明显。Intel系列CPU实物Intel酷睿双核E53001.2.2、AMD系列CPUAMD(AdvancedMicroDevices，中文有时也将其翻译为“超微半导体”)是美国一家业务遍及全球，专为电子计算机、通信及电子消费类市场供应各种芯片产品的公司，成立于1969年。AMD系列CPU的特点是以较低的核心时脉频率产生相对较高的运算效率，其主频通常会比同效能的IntelCPU低1GHz左右。AMD早期的产品策略主要是以较低廉的产品价格为诉求，虽然最高性能不若同期的Intel产品，但却拥有较佳的价格性能比（某些系列因不锁倍频,而成为CPU超频爱好者的最爱）。2003年，由于率先于Intel之前优先投入64位元CPU的市场，使得AMD在64位元CPU的领域有比较早发展的优势，此阶段的AMD产品仍采取了一贯的低主频高性能策略。AMD早期CPUBarton核心的AthlonXP处理器K5、K6、K7到现在的Athlon64系列AMD现代CPUAMD5000+CPU1.2.3、PowerPC系列CPUPowerPC是由IBM（国际商业机器公司）Motorola和Apple联合开发的高性能32位和64位采用超标量的RISC体系结构的微处理器。与垄断PC机市场的Intel和微软公司相竞争。PowerPC微处理器1994年推出，它主要是为具有较好软件兼容性的商业应用而设计的。苹果电脑用的处理器只是Power系列里的一种，是IBM为苹果特制的简化版本，而苹果独一无二的经营理念使苹果电脑与其它PC都不兼容，以前的Power系列苹果电脑不能使用微软的操作系统，2006年1月苹果电脑因PowerPC处理器不适合苹果发展转而使用Intel处理器(IPAD除外用的还是RISC架构自家生产的A4、A5系列CPU)。PowerPC系列包括：PowerPC600系列：苹果公司用PowerPC601在1994年制造了PowerMac6100PowerPC700系列：苹果G3电脑和G4电脑用的就是740/750、7400750GXPowerPC900系列：64位的PowerPC970，可以同时执行200条指令，最高达到2GHz以上的主频，而仅仅消耗十数瓦的电力，苹果公司的台式机、Xserve服务器，以及其他一些图形、网络设备，都在使用这款处理器。例如苹果XserveG5就使用了PowerPC970FXPowerPC400系列：这一款芯片主要用于嵌入式系统，但PowerPC灵活的架构使它可以被用于从机顶盒这样的小设备到蓝色基因超级计算机。如：PowerPC405EP在200MHz主频仅消耗1瓦的电力PowerPC系列CPUAppleiMac系列电脑iMacG3系列iMacG5系列iMacG4系列1.2.4、中国龙芯系列CPU•2002年9月龙芯1号处理器面世•2005年4月推出龙芯2号•2008年底4核版龙芯3号，2009年8核版•2010年“曙光6000”问世，CPU用的龙芯•目前市面上已经有龙芯的PC出售了，售价比X86机便宜50%以上，主要用于银行，行业办公等。因龙芯是采用的RISC架构指令集，因此没有X86的指令集，因此使用龙芯的PC是无法安装微软的Windows系统，主要使用Linux系统1.2.5、VIA（威胜）系列CPU•目前在PC机X86平台市场上只有VIA一家在与Intel、AMD进行竞争•VIA推出的CPU比较常见的是VIAC3、C7（HP的低端办公客户端机就是用的C7）。•VIA的CPU在PC机市场占有率很小。但是VIA的CPU以低功耗、少发热量和低价格而著称，即使CPU不加风扇冷却，也可以工作得很稳定。因此VIA的CPU在低端笔记本中可以见到不少，如现在那些山寨上网本。1.3、CPU结构CPU是PC硬件系统极其重要部件，CPU的性能一定成程度上就能决定了一台PC的整机性能，了解CPU的结构，有着重大的理论指导意义，在日常选购PC机或CPU也有着非常重要的意义。CPU的结构包含两个方面内容：1、CPU的内部结构，主要指CPU的内部设计电路结构。这是CPU的技术工艺、性能、等综合指标的最为重要的关键技术之一。2、CPU的外部结构，主要指CPU的物理结构。这也是CPU在整个计算机产业发展中要不断完善和改进的重要技术。1.3.1、CPU的内部结构一级缓存（指令缓存、数据缓存）控制器（指令译码）（操作控制）寄存器（指令缓存）（数据缓存）运算器（算术运算）（逻辑运算）一级缓存（指令缓存、数据缓存）共享二级缓存（指令、数据缓存）一级缓存（指令缓存、数据缓存）控制器（指令译码）（操作控制）寄存器（指令缓存）（数据缓存）运算器（算术运算）（逻辑运算）一级缓存（指令缓存、数据缓存）内核1内核2流数据控制流双核CPU内部结构简图CPU内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。各个部分分工不同，合作紧密，使CPU具有强大的运算、处理和协调能力。1.3.2、CPU的外部结构CPU经过多年的发展，其物理结构也经过许多变化，现在的CPU物理结构可分为内核、基板、填充物、封装以及接口五部分。又因各个厂家生产工艺的不同，在这个五个部分中又略有不同，但大体上基本相同。这个五个部分中，内核是CPU最重要的组成部分，CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行Intel的双核心CPUAMD早期的单核心CPUAMD2500+IntelPIIIIntel与AMD早期CPU的结构对比陶瓷基板内核填充物针脚Intel与AMD现代CPU的结构对比CPU内核上加了保护盖针脚也发生了变化1.4、CPU的常规参数CPU的常规技术参数：(1)主频；外频；倍频系数；(2)前端总线(FSB)频率；(3)缓存；(4)CPU内核(5)制造工艺。IntelAMD如何选择呢？因Windows操作系统的垄断地位，目前市场上面向普通消费者的台式机、笔记本采用的是Intel和AMD的CPU为主，因此我们就从CPU的常规参数着手，对比两种CPU的不同点来选择适合我们的产品。1.4.1主频；外频；倍频系数•CPU的主频也叫时钟频率，单位是MHz，它用来表示CPU的运算速度。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。CPU的工作频率（主频）包括两部分：外频与倍频，外频是由主板上系统总线的工作频率决定的，是CPU与主板之间同步运行的速度；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数，倍频的全称为倍频系数。CPU的主频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。倍频可以从1.5一直到23以至更高，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。三者的关系用公式表示就是：主频=外频×倍频。•计算机实际运行速度不但由CPU的速度决定，而且还受到主板和内存速度的限制，主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。关于CPU超频超频就是在CPU初始主频的基础上提升工作频率，以提升CPU和PC机的性能，是早期计算机硬件爱好者为最大限度获取CPU性能的方法。其原理就是利用CPU主要参数，主频；外频；倍频的关系：主频=外频×倍频，改变外频或倍频来提升主