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微机组装与维护备课笔记
安徽商贸职业技术学院
备课笔记
2009/2010学年第一学期
系(部)电子信息工程系
课程微机组装与维护
教师钱乾
授课班级会电07(3)(4)
第一章电脑的基本常识
[教学目的与要求]
∙掌握:
电脑的定义
∙掌握:
电脑硬件和软件的概念
∙掌握:
计算机CPU主频与外频的关系
∙掌握:
高速缓存与缓冲,CMOS和BIOS的作用
[教学重点]
∙电脑硬件和软件的概念
∙计算机CPU主频与外频的关系
[教学难点]
∙高速缓存与缓冲
∙CMOS和BIOS的作用
[教学方法]多媒体教学和实验相结合
[课时数]4课时
1.1.1什么是电脑
计算机就是能根据给定程序自动由电子线路实现运算和处理信息,并具有数据输入、输出及记忆功能的电子系统设备。
由于计算机具有容量较大的存贮器,它可以将大量的资料存贮起来,使得计算机具有“记忆”功能,另外,计算机还具有逻辑判断和选择能力,正是因为这两点,人们给计算机起了一个雅号“电脑”。
大家知道,世界上第一台电子计算机是1946年在美国研制成功的,由于它使用的主要元器件是电子管,因此称为“电子管计算机”,简称“埃尼亚克”,英文名为“ENIAC”,它是一台使用了18000个电子管、占地170平方米、重30多吨、耗电约150KW的庞然大物。
在当时,它的运算速度大大超过了任何一种机械运算工具,每秒能完成5000次的加法运算。
它的出现为现代计算机科学的高速发展打下了技术和理论基础。
从第一台电子计算机问世到现在,仅从电子器件上来说,计算机的发展经历了几个具有代表性的时代。
第一代计算机
从1946年到1957年推出的计算机使用的逻辑元器件是电子管,这一时期称为电子管计算机时代;
第二代计算机
从1957年到1964年推出的计算机使用了晶体管作逻辑元器件,这一时期称为晶体管计算机时代;
第三代计算机
从1964年到1970年的计算机使用了集成电路作逻辑元器件,这一时期称为集成电路计算机时代(中小规模集成电路时代);
第四代计算机
从1970年到现在,计算机使用了大规模集成电路作逻辑元器件,这一时期称为大规模集成电路计算机时代。
以上四代计算机都是基于美籍匈牙利人冯.诺依曼原理制作的。
冯.诺依曼“以二进制、程序内存以及指令和数据统一存储”为基础的思想,其工作原理是“程序存储和程序控制”。
微型计算机的发展是随着计算技术和集成电路技术的不断发展,美国的Intel公司,在1971年制出了第一块微处理器芯片,这样,第一台微型计算机诞生了。
随着时间的推移,由不同规模的集成电路构成的微处理器,就成了微型机不同的发展阶段
第一代(始于1971年)(4位和抵挡的8位处理器时代)
第二代(始于1973年)(8位处理器时代)
第三代(始于1978年)(16位处理器时代)
第四代(始于1981年)(32位处理器时代)
由于IBM微型计算机公司在80年将微机标准公开以后,全世界的微机厂家都依此标准来生产微型计算机——称兼容机,IBM公司使用的中央微处理器是Intel公司生产的80X86系列的芯片,故Intel公司的芯片就成了微型计算机性能高低的代号名称,就是人们常说的286、386、586微机,使用的芯片分别是Intel80286、386、586,80586系列微型机使用芯片的英文名称为“Pentium”,翻译成“奔腾”,故又称奔腾微型计算机,现在Intel公司已推出“PentiumⅢ”芯片,目前,微型计算机的功能已不断完善,运算速度可达每秒几十万次到几千万次加法运算,但价格却在不断降低。
目前,计算机科学正朝着巨型化、微型化、智能化的方向发展。
巨型化是研制速度更高、存贮容量更大、功能更强的巨型计算机。
用于气象、科研、大型设计等处理大量数据的领域。
微型化是运用大规模集成电路技术,研制性能优良、价格低廉、工作可靠的微型计算机。
网络化是把多台计算机联网实现网内数据共亨。
智能化就是研制具有自己学习、积累知识,能更多的代替人的一部分脑力劳动的智能型计算机。
1.1.2电脑硬件和软件
硬件部分:
运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备
软件部分:
是计算机运作时执行的程序和需要的数据的总称
图1计算机基本组成
1.1.3什么是CPU
CPU的全称是CentralProcessingUnit,即中央处理单元,又称中央处理器。
CPU包含运算器和控制器,它是电脑硬件的核心设备,是电脑的信息处理和控制的中心。
计算机绝大多数操作,都通过CPU实现。
1.1.4FSB前沿总线频率和CPU的主频
前沿总线FSB(FrontSideBus)是从CPU到芯片组之间的总线,该总线的工作频率称为前沿总线频率。
频率的基本单位是Hz(赫兹),常见的单位是MHz(兆赫兹)、GHz(吉赫兹)。
CPU的外频就是主板提供的前沿总线频率。
CPU主频=CPU外频×CPU倍频,如PⅢ800MHz的设置为外频133MHz,倍频为6×。
主频越高,CPU的运算速度就越快。
1.1.5电脑超频的含义
电脑的超频,是指电脑的一些组成部件的工作频率超过了生产厂商标称的工作频率。
通常说的超频多指CPU的超频,通过调整CPU的外频和倍频就能提高CPU的主频。
note:
超频会加快器件的老化,缩短电脑的使用寿命。
1.1.6电脑如何存储信息
电脑执行的程序和处理的数据都应该能保存起来,有的是暂时保存,有的是永久保存,这就是电脑的记忆功能,电脑用于记忆的存储设备分为内存和外存。
内存以存储芯片(内存条)的形式出现,分为RAM(RandomAccessMemory,随机访问存储器)和ROM(ReadOnlyMemory,只读存储器)
外存主要指硬盘、软盘、CD–ROM和磁带,用于永久保存信息,保存软件和文档。
1.1.7内存和外存的容量单位
常用的表示存储容量的单位:
Byte、KB、MB、GB和TB。
1Byte(字节)=8bits(比特)
1KB=1024Bytes
1MB=1024×1024Bytes=1024KB
1GB=1024×1024×1024Bytes=1024MB
1TB=1024×1024×1024×1024Bytes=1024GB
现在电脑配备的内存一般为64MB~256MB,硬盘15GB~40GB。
1.1.8高速缓存Cache和缓冲区Buffer
Cache是高速缓冲存储器,简称高速缓存
图2CPU访问硬盘的过程
主板上的L2Cache:
512KB~1MB缓冲区Buffer:
硬盘上的Buffer:
64KB~2MB
CD-ROM的 Buffer:
64KB~512KB
CD-R、CD-RW的Buffer:
1MB~8MB
HPLaserjet6P激光打印机Buffer:
2MB
1.1.9CMOS和BIOS
CMOS是指互补金属氧化物半导体,就是指主板上的小容量RAM芯片。
BIOS基本输入输出系统。
它是主板上的一块可拔插的ROM芯片。
CMOS的存储容量一般为64字节或128字节或256字节,通过端口地址对CMOSRAM进行读写。
CMOS由主板上的后备电池供电。
CMOS的功耗非常低,即使长时间不开机,存放的信息也不会丢失。
BIOS主要有两种类型:
主板BIOS和显卡BIOS,BIOS是指主板BIOS,也称系统BIOS。
目前电脑主板BIOS主要有AwardBIOS、AMIBIOS和PhoenixBIOS三种,显卡BIOS由显卡的厂商和显卡芯片组厂商提供。
1.1.10操作系统
操作系统是用户使用和控制电脑硬件的桥梁,是最主要的系统软件。
常见的操作系统有DOS、Windows和Linux等。
1.DOS系统
DOS是磁盘操作系统,DOS系统是基于字符界面的单用户、单任务的操作系统,使用这种系统时,要求记住许多DOS命令。
DOS6.22支持硬盘的逻辑盘容量小于2.1GB。
Windows98也都有自己的DOS,其支持容量可以超过2.1GB的硬盘逻辑盘。
2.Windows98/Windows2000/WindowsMe
Windows中,只需用鼠标指指点点就可完成大部分的工作。
1.1.11电脑能做什么
1.电脑的特点
运算速度快
计算精度高
有记忆能力
有逻辑判断能力
具有网络通信功能
2.电脑的应用领域
科学计算、数据处理、网络通信、实时控制、辅助设计、电脑游戏、辅助教学、人工智能和电子商务等。
1.1.12计算机病毒
思考题:
1、什么是CPU?
说明CPU主频和外频的关系。
2、说明内存的作用,并简单描述内存的容量单位。
3、说明CMOS和BIOS,Cache和Buffer分别是什么
第二章电脑组件选购指南
[教学目的与要求]
∙掌握:
电脑的基本组件
∙掌握:
主板的主要部件名称和用途
∙掌握:
基本组件的各项性能指标
[教学重点]
∙基本组件的各项性能指标
[教学难点]
∙主板的构成和性能指标
∙CPU的性能指标
[教学方法]多媒体教学和实验相结合
[课时数]6课时讲授4课时实验2课时
实验教学内容:
实验题目:
微机硬件系统的组成
一、实验目的:
1、熟悉微机硬件,输入、输出设备之间的连接;
2、了解主机内部各部件的作用、性能、特点;
3、熟悉主机内部各部件的连接;
4、熟悉微机裸板上的主要部件
二、实验步骤和内容:
1、观察微机系统的连接;
2、拆除连接主机、显示器的电源线和信号线并熟记;
3、打开主机箱,观察微机机箱内部硬件系统各部件的连接并熟记;
4、拆除主机内部的各个部件、并安装
实验思考题:
1、列出你观察的主机主板、CPU、内存、硬盘、显卡、显示器的性能。
2.1电脑的基本组件
2.12.2.1.主板
主板,CPU,内存,硬盘,显卡,显示器,软驱,光驱,声卡,音箱,键盘,鼠标,机箱,电源,Modem
根据用途确定购买方案
2.2主板(实物展示)
1.认识主板
主板(Mainboard)是电脑系统中最大的一块电路板,主板上分布着各种电子元件、插座、插槽、接口等,它们把电脑的CPU、内存和各种外围设备有机地联系在一起
1)CPU插座
2)芯片组
主板上的芯片组是CPU与周边设备沟通的桥梁,主宰着主板的性能。
主板芯片组分北桥芯片(NBC)和南桥芯片(SBC)
主要决定如下几方面的性能:
支持的CPU外频范围。
支持的内存类型及最大容量。
是否支持AGP高速图形接口(2X,4X)。
对PCI总线的支持。
支持的CPU类型及其主频范围。
是否支持ECC数据纠错。
是否支持USB(通用串行总线)。
是否支持IEEE1394(总线控制器)
是否支持UltraDMA/33,UltraDMA/66,ATA100
3)内存插槽
3)内存插槽
4)总线扩展槽
主板上的总线槽,是主机与外部设备联系和扩展功能的桥梁。
ISA:
IndustryStandardArchitecture(工业标准结构),主要是一些老式的接口卡插槽最早出现在IBMPC/AT及其兼容机上,黑色,ISA总线标准:
数据宽度为16位,工作频率为8Mhz,传输率最高为8MB/S。
当Intel公司推出80386后,CPU的内部数据线增加到32位,处理能力大大提高,由于ISA总线的限制,高性能的CPU与低性能的系统总线之间的矛盾,从而产生一个瓶颈。
EISA:
ExtendedIndustryStandardArchitecture(扩展工业标准结构)
PCI:
PeripheralControlledInterface(外围控制器接口),主要有显卡、网卡、声卡及MODEM卡等,已逐步取代ISA。
随着Intel公司80486CPU的推出,对解决“瓶颈”问题的需求日益强烈。
为了冲破IBM公司对MCA的封锁,1989年以Compaq为代表的9家计算机巨头联合推出一个新的标准——EISA总线,从外形、长度皆与ISA的16位扩展糟一样。
高度虽与ISA糟一样,但深度比较大,它不仅具有MCA的全部功能,同时还与传统的ISA百分之百的兼容。
可插入ISA(16位)卡或EISA(32位)卡,工作频率为8.3Mhz,传输率最高为33MB/S。
当Intel公司推出80386后,CPU的内部数据线增加到32位。
PCI局部总线:
经过几年的总线大战,大多数厂家终于认识到总线对与微机发展的重要性,认识到运用专利保护的做法不利于计算机的发展,也不可能垄断市场。
1992年6月,Inter公司和多家微机厂商推出PCI局部总线,PCI总线插槽的体积比ISA总线还小,它的功能却得到了很大的提高。
数据宽度为32位,可扩充为64位,最大的总线传输率可达132Mhz/S。
AGP:
AcceleratedGraphicsPort(加速图形端口),只用于显卡
5)二级高速缓存(L2Cache)
一级高速缓存(L1Cache)是指CPU内部的指令缓冲区和数据缓冲区。
二级高速缓存(L2Cache):
对Socket7CPU来说,L2Cache在主板上,主板上的二级高速缓存一般为512KB或1024KB。
Socket370、Slot1和SlotA构架主板的L2Cache在CPU内部,一般为128KB,256KB,512KB或更多。
一级和二级高速缓存的作用都是为了提高内存和CPU之间的数据交换速度。
6)主板电源插座
AT电源插座ATX电源插座
7)主板输入/输出
IDE1和IDE2:
连接IDE设备,如IDE硬盘、IDE光驱等。
Floppy:
软盘接口,用于连接软驱(2.88MB、1.44MB、
720KB、1.2MB、360KB)。
COM1和COM2:
连接串口设备,如串口鼠标、外置MODEM等。
LPT1:
并行接口1,用于连接打印机。
PS/2MS:
连接PS/2鼠标。
PS/2KB:
连接PS/2键盘。
USB:
连接USB设备,如USBModem、数码相机、USB硬盘
等,最大数据传输速度:
12MB/S。
USB接口本身提
供5V/500mA的供电功率,所以小功率的USB外设可
以不用外接电源。
IEEE–1394:
连接IEEE–1394标准的摄影机、MIDI合成器、硬盘等,
最低数据传输速度为100Mb/s,目前最大数据传输速
度为400Mb/s。
8)跳线短路插座
用于设定CPU工作的外频和倍频,调整CPU的工作电压,BIOS升级开关,清除CMOS信息等。
有的主板是免跳线的主板,以上设置都在CMOS设置中实现。
2.电脑硬件接口
现在的主机板提供了和外部设备的接口,这些接口都不断向高传输速度发展,并逐步取代老的总线接口。
表2-2说明了电脑硬件接口的性能特点。
3.AT与ATX主板的主要区别
ATX主板的规格,最主要是为了改善多年来的AT主板内部部件的排列,对整个系统散热处理、易于扩展与维护等方面重新做了整体规划。
为了改善多年来的AT主板内部部件的排列,对整个系统散热处理、易于扩展与维护等方面重新做了整体规划。
Intel公司于1995年发表了ATX主板的规格。
ATX主板的优点如下:
(1)主板的横面从AT的22cm增加到30cm。
(2)外围设备I/O接头的电路直接在主板的边缘,COM1、
COM2、LPT1(并行接口)与主板之间没有扁平电
缆,使主板更加紧凑。
(3)硬盘/软驱的扁平电缆被设计在主板边缘,不会交错
纵横排列,也可缩短扁平电缆的长度,有利于提升传
输速度和稳定性。
(4)ISA/PCI总线插槽可以使用较长的扩展卡。
(5)内存插槽在主板的中间,不会与软驱、硬盘或光驱
的电源拥挤在一起,使拔插内存条非常方便。
(6)CPU插座安排在电源风扇的出风口,对CPU散热冷
却和空气的对流有很大的帮助。
ATX的电源除了标
准的电源外,还提供了3.3V的低电压,配合软件的
设置,可作为节能的管理与控制。
(7)改善主板的塑料柱固定的孔位,以及电磁干扰的问
题。
(8)电源具有软件关机、远程开机和键盘触控开机等功
能。
4.选购合适的主板
1)主板芯片组
2)结构布局
3升级和扩充性
4)超频稳定性
5)主板厂商和工艺水准
6性能价格比
7)方便快捷性
8)更细节的要求
9)售后服务
(2004.2.18)
2.2.1.中央处理器CPU
CPU负责对信息和数据进行运算和处理,并实现本身运行过程的自动化。
1.时钟频率
时钟频率是衡量CPU速度的基本标准,但不是唯一标准。
如Celeron500MHz和PⅢ500MHz相比,它们的性能差距很大。
对于同一类型的CPU而言,主频越高则处理速度越快。
2.体系构架
CPU的构架应与主板支持的CPU插座相匹配
PⅡ、PⅢ和Celeron有Slot1和Socket370两种构架
3.高速缓存
CPU内部有L1Cache,在Pentium中是16KB,L1Cache工作频率与CPU主频相同,它在CPU内部作指令和数据高速缓存。
现在的CPU上还有L2Cache,L2Cache的工作频率有的与CPU主频相同,有的是CPU主频的一半。
L1Cache和L2Cache对系统速度有很大的改善。
4.制造工艺
一个CPU内部有几百甚至几千万个晶体管,早期的Pentium采用0.35μm工艺,后来是0.25μm,现在的CPU是0.18μm工艺甚至更小。
CPU内部线越细,发热也越少,工作频率就可以提高。
5.CPU主频
CPU主频=外频×倍频。
CPU的工作频率应与主板支持的CPU工作频率相匹配。
CPU的超频与主板提供的CPU工作频率有很大的关系,当然还与主板提供的CPU电压可调整范围有关。
6.CPU的增强功能
1)流水线
流水线就是把复杂的装配过程分解成一个一个简单的工序。
2)超级流水线
超级流水线是对高主频的CPU而言的,原理与流水线技术一样,但它的流水线周期比一般CPU更短。
3)超标量技术
超标量技术是通过资源重复设置来提高计算机处理速度的方法。
4)MMX指令集
MMX指令集用于提高CPU对声音和3D数据的处理能力。
5)3DNow!
指令集
3DNow!
指令集由AMD公司开发,用来缓解CPU
与三维图形加速卡之间在三维图像建模和纹理数据的传输瓶颈。
6)SSE指令集
SSE通过8个全新的128位单精度寄存器,能同时处理4个单精度浮点变量。
7)AltiVec指令单元
AltiVec指令单元与SSE、3DNow!
原理类似,但功能比SSE和3DNow!
更强大,指令的范围从最基本的向量算法(如十字相乘)到复杂的线性代数函数等。
2.2.3内存
内存是主板上安装的重要部件之一,它是存储数据与程序的记忆部件。
随机访问存储器RAM分为动态RAM(DynamicRAM)和静态RAM(StaticRAM)。
1.只读存储器(ROM)的类型与特点
只读存储器(ROM),最常见的就是主板上的BIOS芯片
主板BIOS包含加电自检程序POST(PowerOnSelfTest)、CMOSSetup程序和中断服务子程序。
ROM有如下类型:
MaskROM:
掩模式ROM,大量生产,仅能烧录一次的ROM。
PROM:
可编程的ROM,只能烧录一次。
EPROM:
可用紫外线擦除和重新烧录的ROM
486及以前电脑的BIOS使用EPROM芯片。
EEPROM:
可用一定的电压(如+5V或+12V)擦除和重新烧录的ROM。
2.动态内存(DRAM)的类型和特点
FPMDRAM:
快速页模式DRAM,72线,5V电压,支持66MHz的总线频率。
EDODRAM:
扩展数据输出的快速DRAM
SDRAM:
同步DRAM,168线,3.3V,普遍采用的内存条,其存取速度为10ns、8ns、7ns、6ns。
RDRAM:
内存数据宽度为16bit,接口为184针RIMM,使
用2.5V电压,板载一块SPDROM。
DDRSDRAM:
为双数据率SDRAM。
它在单个时钟周期内的上
升/下降沿内都传送数据,数据传输速度可以达到普通SDRAM的两倍。
VCDRAM:
简称VCM,64位,3.3V。
VCM是NEC公司设计的用于提高DRAM内存带宽的一项技术
3.静态存储器(SRAM)的类型和特点
CacheSRAM:
用于CPU内部或外部(L1/L2)高速缓存。
PBSRAM(PipelineBurstCacheSRAM):
主要用于在
Socket7主板上的高速缓存。
SRAM不能作为电脑的主存,只用于关键性的地方
4.挑选内存条
目前内存的主流是PC100、PC133和PC150规范的SDRAM,介绍如下
(1)内存的种类
目前DIMM内存条有EDO、SDRAM和PCI00SDRAM几种,EDO和SDRAM一般只能左33MHz和66MHZz频率下工作,而PC100SDRAM内存条由于其速度可达7ns,成为目前的主流产品。
(2)内存的品牌(以下列出的厂家内存条质量较好)
台湾的KINGMAX(胜创)、美国的KINGSTON(金士顿)、韩国的Hyundai(现代电子,芯片代号HY)、LG—Semieon(芯片代号GM)、Samsung(三星,芯片代号KM或M);日本的NEC(芯片代号uPD)、Toshiba(东芝,芯片代号TC或T1))、Fujitus(富士通,芯片代号MB);美国的Motorola(摩托罗拉,芯片代号MCH)、TMS(德州仪器,芯片代号T1)及德国的Siemens(西门子,芯片代号HYB)等。
这些内存品牌无论是质量、外观、稳定性都有一定的保障;而且,对不同的内存都有比较详细的编码,便于用户选择和使用。
目前市场常见的内存芯片大多是韩国的Hyundai和LG—Semicon两大厂商生产的。
(3)选流行产品:
供选购时参考。
LGSDRAM:
LG现有的内存条编号后缀为7J、7K、1OK、8。
其中10K是非PCI00规格的,速度极慢;7J和7K才是PC100的SDRAM,两者相比7K稳定且速度快;后缀8的是8ns的PC100内存条。
HYSDRAM:
韩国现代HYPC100SDRAM的编号中应有ATC或BTC标识,没有A或B的就不是PC100内存条。
其中BTC的SDRAM性能比ATC8好,可稳定地上133MHz,而ATC8的性能又优于ATC10,但上133不行,只能超到124MHz。
国内常见的有HY57V65XXXXATC10
和HY57V651XXXXATC10。
NECSDRAM:
NEC的PC100内存条编号有
uPDXXXXXXG5A109JF、Updxxxxxxg5a10b9jf
和uPDXXXXXXA809JF三种。
A
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