计算所组装与网络应用教程A1.docx
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计算所组装与网络应用教程A1
第一章计算机硬件概述
1.1主机
1.1.1微处理器(CPU)
从外形上看,CPU是一个经过封装的由单晶硅做成的长方形或正方形的陶瓷芯片。
在陶瓷芯片内部的硅晶片上集成了上千万个晶体管。
在CPU的背面,有一些用于接插在主板CPU插座上的插针。
CPU的型号不同,其插针的数量和布局方式有所不同。
一、CPU的主要性能指标
1.主频
2.外频
3.倍频系数:
(CPU主频=外频×倍频系数)
4.前端总线频率FSB
5..高速缓存
6.扩展指令集
7.CPU内核和I/O工作电压
8. 制造工艺
9. 封装形式
二、CPU的接口标准和封装
CPU的接口一般是针脚式接口,称为Socket,Socket接口的CPU有数百个针脚一一对应插在主板CPU插座的针孔上。
CPU的接口和主板插座必须完全吻合,否则CPU无法用。
CPU的接口有以下的型式。
Socket4:
支持Intel60mhz-66mhzp5t系列CPU。
Socket5:
支持Intel75mhz-166mhzp54c/p54cs系列CPU。
Socket6:
Intel80486dx4/奔腾系列CPU。
Socket7:
支持Intel75mhz-200mhzp54c/p54cs/p55c系列CPU、支持AMDk5/k6-2/k6-3。
Socket8:
支持Intel150mhz-200mhzpentuimpro系列CPU。
SLOT1:
SLOT1接口技术结构比较先进,能提供更大的内部传输带宽和CPU性能,随着Socket370结构主板的普及,SLOT1结构的主板目前销量已大不如前。
SLOT2:
SLOT2的用途比较专业:
服务于高端服务器及图形工作站的系统。
所用的CPU也是很昂贵的Xeon(至强)系列。
采用SLOT2接口的主板多有两个以上的CPU插槽,以供多处理器同时工作。
SLOTA:
SLOTA接口在技术和性能上,SLOTA主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。
它使用的是Digital公司的Alpha总线协议EV6。
EV6架构是目前最先进的架构,它采用多线程处理的点到点拓扑结构,支持200MHz的总线频率,给K7打下了一个良好的速度基础。
为了降低制造成本和CPU设计生产周期,AMD又开发出最新的SocketA系列主板,采用462针脚接口设计,支持最新的新Athlon(雷鸟)和DuronCPU。
Super7:
Super7接口直接支持100MHz总线频率和AGP图形加速端口,延长了Socket7接口主板的寿命。
Socket370:
Socket370是Intel为赛扬ACPU提供的接口。
其后,Intel也在不断转变着策略,新千年随着IntelCoppermine系列CPU新PⅢ和新赛扬Ⅱ(均为Socket370结构设计)的推出, Socket370接口的主板一改低端形象,逐渐成为CPU接口结构主板的主流。
Socket423:
早期的奔腾4系列处理器都采用Socket423封装。
Socket478:
基于Northwood核心的奔腾4处理器必须使用Socket478封装,采用0.13微米工艺加工。
SocketA:
SocketA就是现在AMD对抗Intel的有力武器,AMD借助其最新的产品加强了他们在市场上地位。
AMD虽然在CPU市场中的份额较小,但是他们凭借着其K7家族的处理器,已经是狠狠地将了Intel一军。
Socket775又称为SocketT,是目前应用于IntelLGA775封装的CPU所对应的接口,目前采用此种接口的有LGA775封装的Pentium4、Pentium4EE、CeleronD等CPU。
与以前的Socket478接口CPU不同,Socket775接口CPU的底部没有传统的针脚,而代之以775个触点,即并非针脚式而是触点式,通过与对应的Socket775插槽内的775根触针接触来传输信号。
Socket775接口不仅能够有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率,同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。
随着Socket478的逐渐淡出,Socket775将成为今后所有Intel桌面CPU的标准接口。
Socket754是2003年9月AMD64位桌面平台最初发布时的CPU接口,目前采用此接口的有低端的Athlon64和高端的Sempron,具有754根CPU针脚。
随着Socket939的普及,Socket754最终也会逐渐淡出。
Socket939是AMD公司2004年6月才推出的64位桌面平台接口标准,目前采用此接口的有高端的Athlon64以及Athlon64FX,具有939根CPU针脚。
Socket939处理器和与过去的Socket940插槽是不能混插的,但是,Socket939仍然使用了相同的CPU风扇系统模式,因此以前用于Socket940和Socket754的风扇同样可以使用在Socket939处理器。
Socket940是最早发布的AMD64位接口标准,具有940根CPU针脚,目前采用此接口的有服务器/工作站所使用的Opteron以及最初的Athlon64FX。
随着新出的Athlon64FX改用Socket939接口,所以Socket940将会成为Opteron的专用接口。
Socket603的用途比较专业,应用于Intel方面高端的服务器/工作站平台,采用此接口的CPU是XeonMP和早期的Xeon,具有603根CPU针脚。
Socket603接口的CPU可以兼容于Socket604插槽。
Socket604与Socket603相仿,Socket604仍然是应用于Intel方面高端的服务器/工作站平台,采用此接口的CPU是533MHz和800MHzFSB的Xeon。
Socket604接口的CPU不能兼容于Socket603插槽。
三、散热器
目前CPU的主频越来越高,发热量也随之骤然上升,制造工艺与封装技术的发展无论如何也跟不上芯片集成度的提高速度。
此外,很多CPU在超频后的发热量会大大增加,如果不采取有效的散热措施,那么系统的稳定性会受到严重影响。
还有,主板的供电系统,南北桥和内存的发热量也越来越大.....因此,CPU散热器的重要性越发突出。
就散热性能而言,散热片的材质无疑是最重要的因素,而散热片原则上可用多种材质制成。
导热性能是其中重要指标之一,各种材质的导热性能有所不同。
目前市面上散热系统所使用的散热片材料以铝合金居多,只有极少数是使用其它材料。
事实上,铝并不是导热系数最好的金属,效果最好的是银,其次是铜,再其次才是铝。
但是银的价格昂贵,而铜又太过笨重,而铝的重量非常轻,兼顾导热性和质量轻两方面,因此,才普遍被用作电子零件散热的材料。
但散热片并非是百分之百纯铝的,因为纯铝太过于柔软,所以都会加入少量的其他金属,铸造而成为铝合金,以获得适当的硬度,不过铝还是占了约百分之九十八左右。
另外你可以看到,散热片的颜色五花八门,有蓝色、黑色、绿色、红色等,这只不过是表面的一层镀漆而已,如果你用刀片刮出一道痕迹,就会看到银白色光泽,这就是铝合金。
而那些五花八门的形状大部分都是用车床刨出来的。
在选购时,大家可以着重选择那种“铜”或者“银”含量较高的合金材料,这样热传导效果会得到较大的增强。
其实,这种高档散热片的成本也不会很高,对于一些超频发烧友而言,为散热器专门更换高档散热片也是可行的方案。
热传递有三种形式,传导、辐射和对流。
在电脑机箱的内部,辐射几乎是可以被忽略的,而在CPU这种要求快速散热的前提下,对流也更加无法考虑。
毫无疑问,此时传导是最主要的散热方式,根据传导的效率定义,散热片的表面积是相当重要的。
散热片的散热能力和它的底部厚度以及散热面积都有很大的关系,总体说来,底部越厚的,热容量越大,能带走的热量也越多;散热面积越大,即散热片的鳍片数越多,导热速度也越快。
同时,大家在选购时也要注意散热片的加工精度,有些杂牌风扇加工得很粗糙,对散热不利,而一些大的厂家,于细微处见功夫,其加工工艺就相当的成熟完善。
此外,大家对于散热片底部的平整度也要格外注意。
如果散热片底部不是完全平整的话,那么它与CPU之间的有效接触面积就会变小,这对于热传导也是很不利的。
当然,CPU的扣具也应该保证整个散热片与CPU表面紧密接触。
如果你发现自己的散热片无论如何也不能与CPU表面牢牢结合的话,那么建议使用导热硅脂,这虽然是与散热风扇马牛不相及的一种东西,但对于CPU的散热,导热硅脂却有着举足轻重的作用,有许多人可能轻视了这些白色粘稠物的实力。
1.1.2主板
主板上的主要部件有CPU插座、内存插槽、AGP插槽、外设扩充插槽、驱动器数据接口、主板芯片组、BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘接口、面板控制开关接口、指示灯插接件、电源插座等。
一、主板的芯片
1、主板芯片
主板芯片组是主板的灵魂与核心,芯片组性能的优劣,决定了主板性能的好坏与级别的高低。
大家都知道CPU是整个计算机系统的控制运行中心,而主板芯片组的作用不仅要支持CPU的工作而且要控制和协调整个系统的正常运行。
随着各种主板新技术的出现,芯片组采用的技术有了非常大的变化和发展。
从当今的微机结构来看,所有的信息交换都是通过主板芯片组完成的,而CPU甚至可以被看做是主板芯片组的一个“外部设备”。
这一点可以通过主板逻辑架构图看出—在主板架构中,北桥芯片和南桥芯片是所有硬件设备进行通信及沟通的桥梁,而北桥芯片也和南桥芯片分别控制了一些外围设备。
2、两类芯片组
平时说到主板芯片组时,都认为主板芯片组是由南桥芯片和北桥芯片组成的,但事实上主板芯片组的结构类型除了这种最常见的“南北桥”方式外,还有其他类型。
“南桥、北桥”得名于芯片在主板上的位置,这种由南桥和北桥芯片构成的主板芯片组形式是最传统的也是最常见的芯片组结构。
早期的主板芯片组以及如今的VIA、SiS、Ali、NVIDIA等厂商推出的主板芯片组,大多还采用这种方式。
来看北桥芯片,该芯片一般位于CPU插座与AGP插槽的中间,其芯片体型较大,加上其工作强度高,发热量也很可观,因此一般在该芯片的上面,还覆盖有一个散热片或者散热风扇。
北桥芯片的功能比较强大,它主要负责联系CPU和控制内存,作用是在CPU与PCI总线、DRAM、AGP、L2Cache之间建立通信接口。
它提供对CPU类型、主频、内存类型及容量、PCI、AGP插槽等硬件设备的支持。
南桥芯片一般位于主板的下方、PCI插槽的附近。
它主要负责支持键盘控制器、USB接口、实时时钟控制器、数据传递方式和高级电源管理。
主板芯片组的技术含量相当高,因此有能力设计、生产主板芯片组的厂商并不多。
此外,由于主板芯片组得与CPU配套,因此目前的主板芯片组主要分为“ForIntel”和“ForAMD”两大类,分别支持Intel的CPU和AMD的CPU。
目前市场上专为Intel处理器提供芯片组的厂商主要有Intel、VIA、SiS等几家,专为AMD处理器提供芯片组的厂商主要有VIA、SiS、NVIDIA等几家。
在上述主板芯片组厂商中,Intel、VIA、SiS、NVIDIA是市场上主要的芯片组厂商。
因此,我们可以通过了解这四家的一些产品,来了解主板芯片组市场中的主流产品。
3.Intel的芯片组产品
Intel只为自家的CPU推出相应的主板芯片组产品,由于P4系列CPU已经面市很长一段时间了,下面就以时间为序,介绍一下Intel推出的P4系列主板芯片组吧。
第一代P4主板芯片组
i850芯片组当时使用Rambus内存。
由于i850平台成本较高,于是Intel便推出了支持廉价SDRAM内存的i845芯片组。
由于i850平台售价高昂,而i845平台又性能低下,于是Intel推出了i845D这款支持DDR内存的芯片组。
i845D芯片组采用与i845完全相同的技术架构,惟一的不同就是增加了对DDRSDRAM的正式支持。
小提示:
一般来说,一块主板的名称都是以北桥芯片的名称定义的,当我们提到KT800的主板,那就明白这块主板的芯片组是KT800的了。
支持533MHzFSB的第二代P4主板芯片组
随着Intel推出533MHzFSB的新型P4处理器,早期的3款芯片组已经濒临淘汰,于是Intel便推出了i850E、i845G、i845GL、i845E等多款支持533MHzFSBP4处理器的产品。
支持超线程技术的第三代P4主板芯片组
随着Intel推出支持超线程技术的P4处理器,Intel又推出了i845GE、i845GV、i845PE等3款芯片组。
此外,在推出这些芯片组时,Intel已经完全退出了Rambus阵营,其主板芯片组产品全部开始采用DDR内存。
Intel第四代P4主板芯片组
当Intel推出800MHzFSB的P4处理器之后,随之发布了一系列新型主板芯片组,包括面向工作站的i875P,面向主流市场的i865PE、i865G,面向低端市场的i865GV、i865P、i848P等。
4.VIA的芯片组产品
VIA推出的面向IntelP4处理器的芯片组
当Intel推出P4处理器之后,VIA便推出了P4X266、P4M266、P4X266A、P4X333等芯片组产品。
在近两年中,VIA推出的Intel平台主板芯片组比较有名的有P4X400、PT800、PT880等几款产品。
VIA推出的面向AMDAthlonXP处理器的芯片组
VIA是AMD强有力的支持者,近几年里,当AMD的雷鸟、毒龙等CPU出现时,VIA所推出的KT系列就是AMD平台最优秀的主板芯片组,例如KT133、KT133A。
随着AMDAthlonXP系列CPU的发展,VIA也陆续推出了KT266、KT266A、KT333、KT400、KT400A、KT600、KT880等一系列芯片组。
VIA推出的面向AMDAthlonXP处理器的芯片组
VIA是AMD强有力的支持者,近几年里,当AMD的雷鸟、毒龙等CPU出现时,VIA所推出的KT系列就是AMD平台最优秀的主板芯片组,例如KT133、KT133A。
随着AMDAthlonXP系列CPU的发展,VIA也陆续推出了KT266、KT266A、KT333、KT400、KT400A、KT600、KT880等一系列芯片组。
5.SiS的芯片组产品
SiS推出的面向IntelP4处理器的芯片组
SiS推出的面向P4处理器的芯片组先后有SiS648、SiS655、SiS648FX、SiS655FX、SiSR659等等。
SiS推出的面向AMD处理器的芯片组
SiS推出的面向AMDAthlonXP系列处理器的主板芯片组主要有SiS735、SiS745、SiS746、SiS748等几款产品。
6.NVIDIA的芯片组产品
NVIDIA公司目前的主板芯片组产品都是针对AMD处理器的,当它推出nForce2系列芯片组之后,NVIDIA在芯片组市场的地位一下子就提升了起来。
最初推出的nForce2芯片组包括两套不同的南、北桥控制芯片,每一颗芯片在功能上的设计都有所不同。
nForce2芯片组的北桥芯片分为“SPP”和“IGP”:
SPP是一块支持双通道DDR400内存的北桥芯片,支持前端总线为333/266/200MHz的AMD处理器,同时该芯片还提供了对AGP8×的支持;IGP北桥芯片与SPP相比,除了集成了一个GeForce4MX显示核心外,其它参数都是一样的nForce2芯片组的南桥也分为两款“MCP”和“MCP-T”。
MCP是NVIDIA多媒体通讯处理器的缩写。
而MCP-T提供了集成的火线接口控制器、第二组网络控制器以及NVIDIA的APU(音频处理单元,AudioProcessingUnit)。
早期的nForce2都不支持400MHzFSB,于是NVIDIA又对nForce2进行了改进,正式推出了支持400MHzFSB的改进版nForce2Ultra400及nForce2400。
主板芯片组是主板上的一个关键元器件,主板芯片组厂商一般都将芯片组卖给主板厂商,由主板厂商来生产主板。
二、图说P4主板
我们常见的主板结构多半是标准ATX,这是目前市场上主板使用得最多的结构,推荐大家您购买这种结构的主板,家庭用户考虑到以后扩接PCI设备,和内存,建议选用标准的ATX结构主板。
下图就是标准的ATX结构的主板。
还有一种比较常见的是MicroATX结构的主板,这样的主板是微型ATX结构的主板,规格要比标准的ATX结构的主板小一些,扩展能力也差了一些,但是比较节省空间,适合商业用户使用。
现在为您介绍主板的基本知识,如果您不懂主板的结构,笔者将在这里为您介绍主板上的各种接口的作用。
下面开始介绍主板上的物理结构和各个部件的名称和作用,简单介绍主板:
1、CPU的socket478插座
这就是和P4CPU连接的接口,通过这个接口才可以使P4正常的工作。
它共有478个针脚接口,所以这就是人们常说的socket478主板。
2、CPU风扇支架
是支撑CPU风扇用的支架,以前的主板是没有这个支架的,但是由于现在cpu的主频率太高,发热量很大,所以对风扇的要求也就变的更高,Intel公司规定的,必须在使用P4的主板上装上风扇支架。
3、DIMM内存接口
这个接口用来插放内存,在下面的图片中,由于芯片组的关系,这个接口只支持184线的DDR内存。
不同的芯片组,支持内存的规格也不同,至于支持的内存的最大容量,内存的速度,是由主板芯片组决定的。
4、IDE接口
IDE接口是用来连接硬盘和光驱等IDE存储设备的,主板有两个IDE接口,分别是IDE1和1DE2,主板提供的标准接口ATA/133/100/66/33。
5、软驱接口
软驱虽然现在用到的地方是不多,但是没有了它您会发现,有很多事情也不方便,现在市场上的软驱规格统一,所以也不必担心型号的问题了。
6、AGP插槽
它是为提高视频带宽而设计的总线结构。
它将显示卡与主板的芯片组直接相连,进行点对点传输。
但是它并不是正规总线,因它只能和AGP显卡相连,故不具通用和扩展性。
其工作的频率为66MHz,是PCI总线的一倍,并且可为视频设备提供528MB/S的数据传输率。
所以实际上就是PCI的超集
AGP的标准规格为AGP8X/4X/2X,在AGP2X的标准情况下可以提供的数据传送速度为533Mb/S,在8X的情况下可以提供2.1Gb/S的速度传输速度。
7、PCI插槽
这个接口用来连接PCI设备。
标准的传送速度为33Mb/S。
多半用来接声卡,网卡,电视卡,硬盘保护卡之类的PCI设备。
8、北桥芯片
9、南桥芯片
10、电源接口
用来和电源连接的接口,有ATX和AT之分,不过AT的几乎已经很少见了。
主板上的接口和芯片基本上给您做了个基本的介绍,让您对主板上的接口和主板的基本用途有一个了解,也给您今后选购主板打下了一个好的基础。
接下来请看影响主板性能的关键因素之一的,芯片组的性能。
1.1.3内存
内存储器(InternalMemory)简称内存或主存。
通过键盘输入的命令,要处理的信息和数据,都必须先存入内存,才能由CPU取出予以执行,加以处理或进行运算,因此可以说所有的程序都在内存中运行。
内存作为影响电脑性能发挥的最主要配件之一,其性能直接关系着能否充分发挥电脑数据高速处理能力,以及电脑运行的稳定性和可靠性。
一、存储器类型
只读存储器ROM:
主要用于存放计算机固化的控制程序,如主板BIOS程序、显卡BIOS程序等。
ROM的特点是一旦将数据写入后,即使在断电的情况下也能够永久保存数据。
随机存储器RAM:
特点是可以随机读写,并且一旦断电其中数据就会立即丢失。
RAM又可分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM两种。
SRAM速度较快,但价格较高,一般用作高速缓存cache;DRAM价格相对较低,容量较大,一般用作内存条。
平常所说的内存一般指DRAM。
二、内存条的分类
1、SDRAM同步动态随机存储器
2、DDRSDRAM双倍数据速率同步动态随机存储器
3、RDRAM存储器总线式动态随机存储器
三、内存的性能指标
1.容量
2.存取时间
3.时钟频率
4.CAS反应时间
5.带宽
1.1.4硬盘与硬盘驱动器
硬盘驱动器(HardDiskDriver,记为HDD)简称硬盘(HD),是一种速度快、容量大的外部存储设备。
硬盘的盘片是在一种金属圆盘上涂敷磁性介质制成的,因此称为硬盘。
一、硬盘的技术指标
⒈转速
硬盘的转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数,单位为RPM(RotationPerMinute,转/分钟)。
硬盘转速的大小决定硬盘性能的高低,转速越高,读写速度越快,等待时间越短,硬盘的整体性能越好。
目前市场上主流IDE硬盘的转速一般为5400转或7200转。
SCSI接口的硬盘,一般都已达到了7200转的转速,而更高的则达到了10000转。
⒉磁头
与传统的读写合一式磁头不同,MR磁头(MagnetoResistiveheads)采用所谓感应写、磁阻读的分离式设计,以便针对读写的不同特性分别进行优化。
另外,由于MR磁头是通过阻值变化而不是以前的电流变化来感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取准确率高,同时也为增加磁盘密度提供了可能性。
⒊缓存
与主板上的高速缓存(Cache)一样,硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题,以提高硬盘的读写速度。
目前,大多数IDE硬盘的缓存在1MB到4MB之间,有些服务器用的硬盘缓存多达16MB。
⒋平均访问时间
硬盘的平均访问时间是指磁头从起始位置到达目标磁道位置,并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。
平均访问时间体现了硬盘的读写速度,它包括了硬盘的寻道时间和等待时间,即:
平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。
硬盘的平均寻道时间(AverageSeekTime)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。
这个时间当然越小越好,目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间,而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。
硬盘的等待时间,又叫潜伏期(Latency),是指磁头已处于要访问的磁道,等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。
平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半,一般应在4ms以下。
⒌数据传输率
硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度,单位为兆字节每秒(MB/s)。
硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。
内部传输率(InternalTransferRate)也称为持续传输率(SustainedTransferRate),它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。
内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。
外部传输率(ExternalTransferRate)也称为突发数据传输率(BurstDataTransferRate)或接口传输率,它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率,外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。
目前FastATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s,而UltraATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。
⒍容量
作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘最主要的参数。
硬盘的容量以兆字节(MB)或千兆字节(GB)为单位,1GB=1024MB。
但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1GB=1000MB,因此我们在BIOS
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