第二章主板的组成等教案

第二章主机2.1.1主板的组成【计划课时】：1课时【授课班级】：计算机应用一班【教学目的与要求】【教学方法与手段】多媒体教学：借助多媒体手段，进行课堂理论教学；启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性；【教学重点与难点】：基础知识：主板的组成重点知识：主板的组成【教学组织过程】1．上讲回顾2．教授新知【授课内容】2.1主板概述2．1．1主板的作用打开机箱后会看见一块很大的电路板，上面连接着许多板块和元件，这块电路板就是主板。主板上安装有CPU、内存、显卡、声卡、网卡等设备，通过主板上的连线，CPU控制着电脑中的其他部件协同工作。主板按各种电器元件的布局与排列方式和在不同机箱上的配套模式，可以分为AT/BABYAT、ATX、MicroATX等型号。·AT主板：首先应用在IBMPC机上，后来发展为BABYAT机构，相对AT主板来说，增大了主板面积，整个元器件的布局也更合理、更紧凑，还同时支持AT/ATX电源。·ATX主板：广泛应用与家用电脑，比AT主板设计更为先进、合理，与ATX电源结合得更好，ATX主板比AT主板要大一点，软驱和IDE接口都被移到了主板中间，键盘和鼠标接口也由COM接口换成了PS/2接口，并且直接将COM接口、打印接口和PS/2接口集成在主板上。·MICROATX主板：是ATX规格的一种改进，它已成为市场主板机构的主流。该主板尺寸更小，降低了主板的制造成本，但也相应减少了主板上的I/O扩展槽。它采用了新的设计标准，减少了电源消耗，从而节约能源2．1．2主板结构图主板的英文名称叫做Motherboard，也可以译做母板。主板不但是整个电脑系统平台的载体，还负担着系统中各种信息的交流。好的主板可以让电脑更稳定地发挥系统性能，反之，系统则会变得不稳定。因此，我们每个人都应该对主板有所了解。主板的构成主板的平面是一块PCB印刷电路板，分为四层板和六层板。为了节约成本，现在的主板多为四层板：主信号层、接地层、电源层、次信号层。而六层板增加了辅助电源层和中信号层。六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强，主板也更加稳定。在电路板上面，是错落有致的电路布线；再上面，则为棱角分明的各个部件：插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后，主板会根据BIOS（基本输入输出系统）来识别硬件，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。图1主板各部件示意图1．CPU插座CPU插座又称为CPU的接口，是用于连接CPU的专用插座，而且还是连接CPU的唯一桥梁，没有它，电脑就不能工作，对应于不同架构的CPU，不主板连接的插座类型各不相同。主板上CPU的插座类型可分为ZIF插座、SLOT架构、SOCKET、SOCKETA架构等。像SOCKET370、SOCKETA、SOCKET478、SLOT1等接口类型另外，还有双CPU插座的主板，只不过这类主板比较少见，大多应用在工作站或低端服务器上。2.主板芯片组芯片组（CHIPSET）由南桥（SOUTHBRIDGE）芯片和北桥（NORTHBRIDGE）芯片组成。CPU通过主板芯片组对主板上的各个部分进行控制，控制芯片不同，主板的性能就不同，因此，主板芯片组是区分主板的一个重要标志北桥芯片是CPU与外部设备之间联系的纽带，负责控制主板支持CPU的种类、内存类型和最大容量等；南桥芯片则负责控制设备的中断、各种总线和系统的传输性能等，其作用是让所有的数据都能有效传递。北桥芯片的集成度较高，工作量较大，而且速度也较快，因此发热两比南桥芯片要大，所以现在多数主板生产厂商在北桥芯片上都加装了散热片或风扇，以免因过热而损坏。内存插槽：内存插槽一般位于CPU插座下方。图中的是DDRSDRAM插槽，这种插槽的线数为184线。AGP插槽：颜色多为深棕色，位于北桥芯片和PCI插槽之间。AGP插槽有1×、2×、4×和8×之分。AGP4×的插槽中间没有间隔，AGP2×则有。现在的显卡多为AGP显卡，AGP插槽能够保证显卡数据传输的带宽，而且传输速度最高可达到2133MB/s（AGP8×）。PCI插槽：PCI插槽多为乳白色，是主板的必备插槽，可以插上软Modem、声卡、股票接受卡、网卡、多功能卡等设备。CNR插槽：多为淡棕色，长度只有PCI插槽的一半，可以接CNR的软Modem或网卡。这种插槽的前身是AMR插槽。CNR和AMR不同之处在于：CNR增加了对网络的支持性，并且占用的是ISA插槽的位置。共同点是它们都是把软Modem或是软声卡的一部分功能交由CPU来完成。这种插槽的功能可在主板的BIOS中开启或禁止。BIOS芯片：是一块方块状的存储器，里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的，这一方面会让主板遭受诸如CIH病毒的袭击。另一方面也方便用户们不断从Internet上更新BIOS的版本，来获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持。接口部分IDE接口：可分为IDE1和IDE2。一般情况下，IDE1接硬盘，IDE2接光驱。通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽（也有横着的）。现行炒得很热的ATA/133是IDE的一种规范，即传输速率为133M/s。但只有硬盘速度跟得上才能充分发挥ATA/133的优势，目前只有迈拓的金钻七代硬盘支持这一规格。软驱接口：连接软驱所用，多位于IDE接口旁，比IDE接口略短一些，因为它是34针的，所以数据线也略窄一些。COM接口（串口）：目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh，中断号是IRQ4；COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh，中断号是IRQ3。由此可见COM2接口比COM1接口的响应具有优先权。PS/2接口：PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，是目前应用最为广泛的接口之一。USB接口：USB接口是现在最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外，USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。LPT接口（并口）：一般用来连接打印机或扫描仪。其默认的中断号是IRQ7，采用25脚的DB-25接头。并口的工作模式主要有三种：1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但应用较为广泛，一般设为默认的工作模式。2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，目前已有不少外设使用此工作模式。3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但支持的设备不多。MIDI接口：声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备，例如电子键盘等。【课程小结】【作业】课后练习2.1.2主板的选购、常见故障及维修【计划课时】：1课时【授课班级】：计算机应用一班【教学目的与要求】【教学方法与手段】多媒体教学：借助多媒体手段，进行课堂理论教学；启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性；【教学重点与难点】：基础知识：主板的选购重点知识：主板的常见故障及维修【教学组织过程】1．上讲回顾2．教授新知【授课内容】2.2中央处理器【计划课时】：1课时【授课班级】：12计（1）（2）【教学目的与要求】【教学方法与手段】多媒体教学：借助多媒体手段，进行课堂理论教学；启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性；【教学重点与难点】：内容：ＣＰＵ组成，原理，指标、种类重点：ＣＰＵ性能指标、购买常识、安装方法难点：CPU的工作原理及性能指标了解:CPU的产品介绍目标：学生认识CPU，了解目前流行的CPU性能指标，掌握CPU的组成、类型购买常识及安装方法。【教学组织过程】1．上讲回顾2．教授新知【授课内容】一、CPU的组成1、运算单元2、控制单元3、存储单元CPU整个系统的的核心，也是整个系统最高的执行单位，它负责整个系统指令的执行数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入/输出的控制。二、CPU的工作原理：CPU的工作原理其实很简单,它的内部元件主要包括：控制单元，逻辑单元，存储单元三大部分。指令由控制单元分配到逻辑运算单元，经过加工处理后，再送到存储单元里等待应用程序的使用。三、性能指标与购买常识：1、主频、外频和倍频主频：（CPUClockSpeed）也叫时钟频率，主频越高，说明运算速度越快。单位：赫兹（HZ）主频=外频*倍频外频：是CPU与主板之间同步运行的速度，也可以说是内存与主板之间的同步运行的速度。66HZ75HZ100HZ133HZ266HZ333HZ400HZ533HZ倍频：是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数。在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。1、制造工艺早期的CPU大多采用0.5um的制作工艺，0.25um0.18um0.13um90nm65nm45nm集成度更高，技术更强、省电2、扩展总线速度指微机系统的局部总线如ISA8B-16BPCI32BAGP64BAGP-E128B3、前端总线（FSB）是每秒钟CPU可接受的数据传输量是多少。400mhz533mhz800hz1024hz4、内存总线速度（MEMORY-BUSSPEED）系统总路线速度，等同于CPU的外频。266HZ333HZ400HZ533HZ5、高速缓冲存储器（Cache）是指可以进行高速数据交换的存储器，CPU的缓存分为两种，L1CacheL2Cache128KB256KB1024KB6、工作电压（SupplyVoltage）即CPU正常工作所需电压。早期CPU（286386486）电压一般在5V奔腾3.5v3v2.8v1.5-2.0v使CPU的发热量问题得到很好的解决。7、协处理器主要负责浮点运算，内置协处理器CPU，可以加快特定类型的数值计算。8、MMX指令集（多媒体扩展指令集）是INTEL公司1996年推出的一项多媒体指令增强技术。57条多媒体指令10．SSE指令集（单指令多数据流扩展）70条3D图形运算效率50条浮点运算指令12条MMX整数运算增强指令。8条内存优化指令。9、3DNOW！指令集指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。10、多线程技术11、双核技术（最新的技术）下一代发展方向四、CPU的历史1971年。世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了。它出现的意义是划时代的，比起现在的CPU，4004显得很可怜，它只有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢。1978年，Intel公司首次生产出16位的微处理器命名为i80861979年，Intel公司推出了8088芯片，它是第一块成功用于个人电脑的CPU1981年8088芯片首次用于IBMPC机中，开创了全新的微机时代1982年，Intel推出80286芯片，它比8086和8088都有了飞跃的发展1985年Intel推出了80386芯片，它X86系列中的第一种32位微处理器1989年，Intel推出80486芯片，它的特殊意义在于这块芯片首次突破了100万个晶体管的界限主流CPU的发展inte