02-第2章 计算机硬件详解(1)

第2章计算机硬件详解教学目标本章主要介绍计算机主要硬件和辅助设备的基础知识，主要包括硬件的发展史、基本工作原理、硬件类型和选择的原则等，希望让大家对一些常用硬件有比较全面和深入的认识，为设备的选择和采购奠定基础，也为后面的组装做好准备。重点与难点CPU的类型与选择主板与硬盘的类型与选择内存和电源的选择各辅助配件的作用2.1中央处理器——CPUCPU概述CPU发展简史CPU主要性能参数CPU的选购2.1.1CPU概述CPU是CentralProcessingUnit（中央处理器）的缩写其内部结构可分为：控制单元（ControlUnit；CU）逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU）存储单元（MemoryUnit，MU）开工了!2.1.2CPU发展简史1.8086和8088处理器2.802863.803864.804865.Pentium（奔腾）时代6.PentiumMMX7.PentiumPro2.1.2CPU发展简史8.PentiumII与Celeron（赛扬）9.PentiumIIXeon10.第六代CPU11.双雄争霸12.好戏连台13.双核时代1.8086和8088处理器2.802863.803864.804865.Pentium（奔腾）时代6.PentiumMMX7.PentiumPro8.PentiumII与Celeron（赛扬）9.PentiumIIXeon10.第六代CPU11.双雄争霸12.好戏连台13.双核时代2.1.3CPU主要性能参数主频外频倍频前端总线频率高速缓存接口多媒体指令集电压制造工艺封装形式1.主频CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPUClockSpeed）。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。例如常说的Pentium4（奔四）3.0GHz，这个3.0GHz（3000MHz）就是CPU的主频。主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。2.外频外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位是MHz（兆赫兹）。主频就是CPU的时钟频率；倍频即主频与外频之比的倍数。主频、外频、倍频的关系为：主频＝外频×倍频。在奔腾时代，CPU的外频一般是60/66MHz，从PentiumⅡ350开始，CPU外频提高到100MHz，目前CPU外频已经达到了200MHz。一个CPU默认的外频只有一个，主板必须能支持这个外频。因此在选购主板和CPU时必须注意这点，如果两者不匹配，系统就无法工作。3.倍频CPU的倍频，全称是倍频系数，是CPU主频率与外频之间的相对比例关系。理论上，倍频是从1.5一直到无限的。倍频是以0.5为一个间隔单位。CPU主频的计算方式为：主频=外频×倍频。4.前端总线频率前端总线（FSB）频率直接影响CPU与内存直接数据交换速度。由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽＝（总线频率×数据位宽）÷8。目前PC上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种。前端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大，更能充分发挥出CPU的功能。外频与前端总线频率的区别前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度，更加实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。外频是CPU与主板之间同步运行的速度。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里（主要是在Pentium4出现之前和刚出现Pentium4时），前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。5.高速缓存决定CPU性能的参数还有很多，高速缓存就是很关键的一个。我们通常把它叫做Cache，CPU上集成了L1Cache和L2Cache，分别是一级缓存和二级缓存。Pentium4“Willamette”内核产品采用了423的针脚架构，具备400MHz的前端总线，拥有256KB全速二级缓存，8KB一级追踪缓存，SSE2指令集。6.接口接口指CPU和主板连接的接口。主要有两类：卡式接口，称为SLOT，这种接口的CPU目前已被淘汰。针脚式接口，称为SocketSocket接口的CPU因为针脚数目不同而称为Socket370、Socket478、Socket462、Socket423等。7.多媒体指令集最著名的3种是：Intel公司的MMX和SSE/SSE2AMD的3DNOW！指令集8.电压CPU的工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压，与制作工艺及集成的晶体管数相关。正常工作的电压越低，功耗越低，发热越小。CPU的发展方向，也是在保证性能的基础上，不断降低正常工作所需要的电压。例如老核心AthlonXP的工作电压为1.75V，而新核心的AthlonXP其电压为1.65V。9.制造工艺早期的处理器都是使用0.5微米工艺制造出来的，随着CPU频率的增加，原有的工艺已无法满足产品的要求，这样便出现了0.35微米以及0.25微米工艺。目前，已有部分CPU的制造工艺已经达到了0.09微米和0.06微米，甚至更小。10.封装形式所谓CPU封装是CPU生产过程中的最后一道工序，封装是采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固化在其中以防损坏的保护措施。从大的分类来看通常采用Socket插座进行安装的CPU使用PGA（栅格阵列）方式封装，而采用Slotx槽安装的CPU则全部采用SEC（单边接插盒）的形式封装。现在还有PLGA（PlasticLandGridArray）、OLGA（OrganicLandGridArray）等封装技术。2.1.4CPU的选购1.CPU厂商Intel公司Intel公司的产品以稳定性好、兼容性好、发热量低著称。AMD公司AMD的性能也很突出的，价格相对于Intel公司也较低，缺点是发热量较大。中国台湾的威盛公司威盛目前有C3和C7等系列的CPU2.1.4CPU的选购2.盒装与散装盒装CPU指的是厂商的原装正品，有可靠的质量保证，并且每一款都有它自己的真品序列号；散装CPU的渠道是不可靠的，一般都要比同样的盒装CPU低几十元钱。如果用户对如何鉴别它的真伪不是很在行，建议购买盒装CPU。2.1.4CPU的选购3.为CPU降温CPU在高速的工作中会散发出大量的热，所以买CPU的同时就一定要购买风扇。风扇也有CPU厂商的原装产品，价格相对高一些，但性能很好，比如Intel公司原装风扇。2.1.4CPU的选购4.看编号识真品识别CPU也可以从它的编号入手。就像身份证一样，刻在CPU顶部的金属盖上的一系列字符编号，记载了该处理器的型号、工作参数、产地、序列号等重要信息。2.2主板主板的组成主板适用类型选购主板2.2主板主板是计算机中块头最大的配件，呈长方形，上面密布各种元件、接口和插槽。各种外设、板卡、CPU、存储器等，都要接在主板上。2.2.1主板的组成CPU插座内存插槽主控制芯片板载PCI、AGP插槽主板上的接口IDE接口和软驱接口串行、并行、PS/2和USB接口BIOS控制芯片CMOS控制芯片必不可少的插针1.CPU插座2.内存插槽CPU插座旁边的黑槽就是内存插槽。3.主控制芯片芯片组是主板最关键的组成部分，它决定了整个主板的性能。4.板载PCI、AGP插槽主板的另一个重要特征就是总线的类型。总线是连接CPU和内存、缓存、外部控制芯片之间的数据通道。5.主板上的接口主板上的接口是用来与各种设备连接的，目前所有的主板都已经将各种接口集成到了主板上面，还有些主板内置了声卡、显卡和SCSI卡等功能。6.IDE接口和软驱接口主板上的IDE和软驱接口7.串行、并行、PS/2和USB接口8.BIOS控制芯片BIOS就是基本输入输出系统，它实际上就是硬件与软件之间的连接器，一般被写入到ROM芯片内（ROM就是只读存储器）。9.CMOS控制芯片CMOS记录了系统的一些重要信息，如软驱、硬盘的设置以及系统日期和时间等，计算机每次启动时都要先读取里面的信息。10.必不可少的插针①（PWR-ON）是电源开关插针；②（RESET）是重置开关插针；③（PWR-LED）是电源指示灯插针；④（SPEAK）是机箱喇叭开关插针；⑤（HDD-LED）硬盘指示灯插针。2.2.2主板适用类型主板适用类型是指该主板所适用的应用类型。针对不同用户的不同需求、不同应用范围，主板被设计成各不相同的类型，即分为台式机主板和服务器/工作站主板。1.台式机主板台式机主板就是平常大部分场合所应用于PC的主板，板型是ATX或MicroATX结构，使用普通的机箱电源。存储设备接口采用IDE或SATA接口，某些高档产品会支持RAID。显卡接口多半都是采用AGP和PCI-E接口扩展接口也比较丰富，有多个USB2.0/1.1，IEEE1394，COM，LPT，IrDA等接口以满足用户的不同需求。主板一般还有整合的网卡芯片。2.服务器/工作站主板服务器/工作站主板，则是专用于服务器/工作站的主板产品，板型为较大的ATX，EATX或WATX，使用专用的服务器机箱电源。由于服务器/工作站数据处理量很大，需要采用多CPU并行处理结构，即一台服务器/工作站中安装2、4、8等多个CPU；对于服务器而言，多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用。在内存方面，服务器/工作站主板能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量，而且大多支持ECC内存以提高可靠性。3.服务器主板服务器主板在存储设备接口方面，中高端产品也多采用SCSI接口而非IDE接口，并且支持RAID方式以提高数据处理能力和数据安全性。在显示设备方面。服务器对显示设备要求不高。而图形工作站对显卡的要求非常高。在扩展插槽方面例如PCI插槽，台式机主板采用的是标准的33MHz的32位PCI插槽，而服务器/工作站主板则多采用64位的PCIX-66甚至PCIX-133，其工作频率分别为66MHz和133MHz，数据传输带宽得到了极大的提高，并且支持热插拔。2.2.3选购主板1.看品牌2.芯片组3.内存插槽4.扩展槽和外设接口5.IDE和SATA接口1.看品牌比较著名的主板品牌有：华硕（ASUS）微星（MSI）技嘉（GIGA）升技（ABIT）磐英硕泰克精英等2.芯片组芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分。芯片组的选择主要决定于所选择的CPU。例如，部分Pentium4的CPU可以选择Intel845E、Intel845G、VIAP4X266、VIAP4X333、VIAP4X400或SIS645等芯片组的主板；赛扬D、PentiumD和部分Pentium4的CPU可以选择InetlDP965LT、IntelD945PLRN或IntelD865GSA等；毒龙、雷鸟或者AthlonXP的CPU则可以选择KT133A或KT266A芯片组的主板。3.内存插槽主板上提供了几条内存插槽，可能支持的内存类型为SDRAM、DDR或者Rambus。内存插槽越多越好，最多有4条，还要看主板最大支持多大容量的内存，这个数字也是越大越好。4.扩展槽和外设接口主板上常见的扩展插槽主要有ISA、PCI、AGP和PCI-E等。如果选择AGP的显卡，则主板上也需要有AGP插槽（可分为2X、4X或者8X，目前大多数是8X的）。目前用得更多的是PCI-E显示卡（主要是16X，即16速），所以如果后面将要选择的显示卡是PCI-E接口，则主板也需要有与之配备的接口。另外，还要注意有几个PCI插槽和USB接口。5.IDE和SATA接口IDE接口是用来连接IDE设备的，比如IDE接口的硬盘、光驱和刻录机等，一般的主板都有1～2个IDE接口。由于IDE接口的硬盘正逐渐被SATA的接口取代，所以目前许多主板仅提