计算机组装与测试第1节

1、计算机组装与测试1第一节 系统结构与性能测试本节主要内容 整机原理 体系结构（南北桥、QPI） CPU的性能指标及特点 主板与芯片组 微机常用的维修方法21.1 微机系统概述 一、计算机的分类1、按规模分: （速度、字长、主存容量） 巨型机(超级计算机)、大型机、中型机、小型机、 微机(单板机、单片机)2、按用途分： 通用计算机、专用计算机（工控机）3、按特殊功能分： 容错计算机（服务器） 3日本的超级计算机“京”(K Computer)Linpack测试的最大计算性能达到每秒钟1.051亿亿次浮点计算.8核心CPU 88128颗，主频2.0GHz，二级缓存6MB, CPU之间带宽5GB/S,

2、共864个机柜 。世界排名第一4“天河一号”超级计算机系统一秒计算量，相当于全国13亿人连续计算88年5天河一号的硬件性能浮点运算：峰值速度4700万亿次 持续速度2566万亿次。14336颗Intel Xeon X5670 2.93GHz六核心 CPU2048颗我国自主研发的八核飞腾FT-1000 CPU7168颗Nvidia Tesla M2050 GPU 图形处理器98TB内存，磁盘 2PB麒麟操作系统中国家超级计算天津中心主任刘光明表示：如果没有GPU，天河一号A的性能与效率几乎是不可能实现的。6LInpack测试速度为1.75petaflop/s美国能源部下属橡树岭国家实验室的Cra

3、y“美洲豹” Cray XT5 “美洲豹”全球排名第三7CPU+GPU 计算架构，Intel CPU 9280颗, NVIDIA GPU 4640颗。是国内首台实测性能超千万亿次的超级计算机，其每秒系统峰值达三千万亿次（3PFlops），每秒实测Linpack值达1271万亿次。曙光“星云”超级计算机 全球排名第四8“神威蓝光”超级计算机：2011年9月，速度约1千万亿次，由国产8704个申威1600微处理器构成，每处理器由16个64位核心组成，频率为0.975Ghz-1.2Ghz。主存储器容量150TB， 液冷系统，能耗仅1.074兆瓦。而天河的功耗约为4兆瓦，美洲虎约为7兆瓦。神威蓝光9超

4、级计算机 TOP10 / TOP500TOP 10: 美国5台，中国2台，日本2台，法国1台TOP500 ： 处 理 器：Intel 406 ，AMD 49 ， IBM 42 操作系统：Linux 455，Unix22，windos 5数据库检索 厂 家：IBM 42%，惠普 31% 国 家：美国263 中国74 德国30 英国27 日本26 法国25 俄罗斯11 102011年10月TIOBE公布编程语言排行榜11二、微机的分类1.按产品系列分3类 IBM PC及其兼容机系列 （占市场份额最大）市场份额97%98% MACINTOSH （苹果机系列） PS/2 (IBM PC二代，占市场份额

5、最小)2.按规模分 台式机、便携机（笔记本电脑）、掌上型机等。3.按微处理器的发展 按CPU命名 IBM-PC（8088）、IBM PC/XT（8088）、80286、80386、80486、Pentium、P-Pro、P-MMX、P-、P-、P4（单核心）、Pentium D(双核心)、Core 2 Duo12 其中： PC Personal Computer 个人计算机 XT Extended Technology 扩展技术 AT Advanced Technology 高级技术 IBM PC/XT：在IBM PC基础上,给微机增加 了一块10MB的硬盘。 IBM PC/AT: 80286

6、以后的微机统称为AT 机，即 IMB PC/AT。 13三、几个术语 1. 兼容 硬件兼容、 软件兼容（向下兼容） 2. 原装机、兼容机 IBM PC-IBM兼容机（联想、HP）- 组装机 3. 开发环境（平台） 硬件环境、软件环境 141.2 微机的系统结构 一、IBM PC/XT机的原理（地址，数据，控制3种总线）CPUNPU时钟发生器总线控制器BUSDMA控制器中断控制器ROMRAMI/O通道总线的延伸计数器并行口接口接口扬声器键盘系统配置开关接口外设15接 口显卡网卡声卡16长城0520计算机 8088CPU17APPLE 18二、 ISA总线的体系结构（386微机）1980386AT

7、主板20三、PCI总线的体系结构（P、P4）PCI总线 CPUCACHE控制器/PCI桥 内存AGP（显卡）图形加速器CPU总线FSB64/128位内存总线64位AGP 总线PCI|ISA/EISA桥ISA/EISA总线 设备PCI - PCI桥PCI总线设备 IDE 控制器 Ethernet 控制器 SCSI 控制器PCI-E总线21记住四、以南北桥芯片组为中心的架构CPUNorth BridgeSouth BridgeAGP4X/8XAudioEthernetUSB2.0ATA/IDE内存22232425Core 2 ATX 主板26FSB（前端总线）瓶颈 CPU与芯片组之间的FSB总线成

8、为系统瓶颈。 以1333MHz的FSB为例，所提供的带宽是： 1333MHz64bit/8 = 10.67GB/s 其与双通道的DDR2 667正好匹配。 如果使用双通道的DDR2 800、DDR2 1066的内存，这时候FSB的带宽就小于内存的带宽。特别是DDR3内存的带宽可达32GB/s，FSB将无法提供支持，为此FSB必须被抛弃。27Hyper Transport(HT) 总线技术CPU与内存传统数据交换形式：CPU-北桥-内存 缺点：延迟比较大HT(超传输)技术：是AMD开发的芯片之间点到点的总线传输技术。将原本集成在北桥里的内存控制器集成到CPU内部，大大缩短了内存与CPU之间交换数

9、据的延迟。 HT1.0在双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/s。 2004年推出的HT2.0 带宽最高可达22.4GB/s。 最新的HT 3.0在2.6GHz频率32bit位宽的下，可提供高达41.6GB/s的总线宽。28QPI，即Quick Path Interconnect，快速通道互联 ，是一种点到点连接技术。 在intel高端的安腾处理器系统中，QPI高速互联方式使得CPU与CPU之间的峰值带宽可达96GB/s，峰值内存带宽可达34GB/s。 数据传输延迟减少50%CPU性能因架构的改变而比前代提升30%QPI 总线技术29QPI 架构30集成内存控制器31Core I7 架构

10、AMD Phenom 架构32Intel X58芯片组架构33X58芯片组主板34351.3 微机及其发展 一. IBM PC、IBM PC/XT 1. 1981年8月-IBM PC微机 准16位，主频4.77MHz，20位地址线，寻址能力1MB，平均速度65万次/秒微机配置： 256-640KB内存，360KB双软驱，8位PC总线 2. 1983年- IBM PC/XT 相比IBM PC增加了一个10MB硬盘，8位XT总线 363738二、80286微机1984年8月推出，属IBM PC/AT（80286以上微机）16位，片内集成了存储管理和虚地址结构。地址总线扩展到24位，直接寻址16MB

11、。提供1GB虚地址空间。CPU有实地址、保护虚地址两种运行方式支持多任务，主频最高为12MHz。80286微机配置 20MB硬盘，1.2MB软驱，16位ISA标准总线39三、80386微机1. 80386DX 32位，32位地址线，物理寻址4GB，虚拟寻址64TB2. 微机配置 常见主频33MHZ，1M-4M内存，40M硬盘、1.44+1.2双软驱， 16位ISA标准总线3.分化：IBM PS/2 32位，与PC不兼容，MCA总线40四、80486微机1.微处理器- 1988年32位数据和地址线，片内集成FPU， RISC技术，片内 8KB cache，片外L2 128KB（系统性能提升70%

12、）芯片内部设有时钟倍频器，从而降低了对外部输入频率的要求，提高了系统的稳定性 2.微机配置： 主频常见为66/80MHZ，8-16MB内存，420MB硬盘，（1.44MB+1.2MB）双软驱， 总线采用：ISA、VESA(VL)、PCI41五、Pentium微机1. Pentium 微处理器-1993年32位，超标量（2）流水线，快速浮点单元，动态分枝预测，独立的指令cache和数据cache（降低了CACHE争用），L1 16KBP-Pro(高能奔腾)1995年,L1 32KB,超标量为3，同步捆绑式256KB L2 cache P-MMX(多能奔腾)1996年,改进的分支预测和增强流水线技

13、术， L1 32KB, L2 cache 512KB2.微机配置 主频常见为166/200MHZ，32-64MB内存，2.1GB硬盘1.44MB单软.4243六、Pentium-1997年1.Pentium 是P-Pro的改进型，动态控制技术，双独立总线结构，32KB (16+16) L1 cache，捆绑式同步256KB L2 cache，SLOT插座，主频300-450MHZ 以上特点使Pentium 比P-Pro快1倍左右。 2. Celeron(赛扬)- 1998年 主频为266300MHz，无内置L2 cache（整体性能下降近14）。改进的Celeron在CPU内部整合了128KB

14、的L2 cache，与CPU同频工作，使CPU整数运算能力大大提高。 44七、Pentium -2000年2月Ll cache（32+32）KB ，L2 cache 512KB45八、Pentium 4-2000年11月 Pentium 4 1.6GHZ L1 20KB，L2 256KBPentium 4 2.8GHz FSB 800MHZ,L1 20KB，L2 512KBPentium 4 3.2GHz FSB 800MHZ,L1 16KB，L2 1MBItanium 2 1.6 GHz ($4226) FSB 400MHZ L3 9MB46Pentium 4 CPU47九、Pentium

15、D -2005年5月 执行单任务时，P-4和P-D没多大区别；执行多任务处理时，双核P-D的效率是P-4的1.3倍左右。48十、 Core 2 Duo -2006年7月型号频率L2缓存FSB价格($)E67002.66GHz4MB1066MHz530E66002.40GHz4MB1066MHz316E64002.13GHz2MB1066MHz224E63001.86GHz2MB1066MHz18349十一、 Core i7 处理器50Core i7 965比Core 2 QX965面积大 511.4 CPU的性能指标1. CPU外频：即CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准 时钟频率。2.

16、 主频：即CPU的内核的实际工作频率。以前，CPU的主频 与外频相等。从486 DX2以后，主频比外频高， 主频外频 倍频系数3. 前端总线(FSB)频率（内存总线速度）：是 CPU与内存以及L2 Cache（仅指Socket 7主板）之间交换数据的工作时钟。它实际也标志着电脑的整体运行速度。 521.4 CPU的性能指标4.扩展总线速度: 指微机系统中局部总线如VESA 或PCI总线接口卡的工作速度。5.工作电压(Supply Voltage):CPU正常工作所需的电压。 早期CPU的工作电压一般为5V，随着CPU主频的提高，CPU工作电压在逐步下降，以解决发热过高的问题。6. 地址总线宽度

17、:决定CPU可以访问的物理内存的地址空间。对于486以上的微机系统，地址线的宽度为32位，即最大可直接访问4096 MB的物理空间。531.4 CPU的性能指标7.数据总线宽度:决定了CPU与内存以及输入/输出设备之间一 次数据传输的信息量。8.内置协处理器:协助CPU完成复杂的数学运算（浮点运算）。如：CAD、3DMAX等软件就需要协处理器支持。9.超标量:指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。 Pentium级以上CPU均具有超标量结构；而486以下的 CPU属于低标量结构。541.4 CPU的性能指标10. L1、L2 Cache的容量和速率： L1、L2 Cache的容量和工

18、作速率对微机速度起关 键作用，L2 Cache主要提高运行2D图形处理较多的商业软件速度有显著作用。 11. 回写(Write Back)结构的高速缓存它对读和写操作均有效，速度较快。而采用写通(Write-through）结构的高速缓存，仅对读操作有效.12. 多核心55附1： CPU中的指令集1.INTEL 公司的MMX、SSE 、SSE2、SSE3MMX(multi-media extension)：多媒体扩展指令集技术，采用SIMD(单指令多数据）技术，可对一条命令多个数据同时进行处理。SSE(internet streaming SIMD extensions)：是MMX和3D No

19、w!相结合的产物，以增强三维和浮点运算能力。 2.AMD公司的3D Now！支持SIMD侧重于浮点运算，主要针对三维建模、坐标变换、效果渲染等三维应用方面。 56附2：CPU连接方式 Socket Slot 如：E6300处理器，Socket 775接口，底部拥有 775个金属触点 57附3：CPU的主要技术术语 流水线技术 超标量技术 乱序执行技术 分枝预测和推测执行技术 58附4：其它CPU厂商AMD、Cyrix59附5 CPU的超频 方法: 超频率1.在超频的情况下，系统死机或发生错误的可 能性会增加;2.超频产生的高温会使CPU降低寿命。 601.5 主板及其选购 主板（Main Bo

20、ard），又称系统板（System Board）、母板（Mother Board），它是微机的核心部件之一，其性能和质量基本决定了整机的性能和质量。 从应用角度讲，它比CPU更关键。61一、主板的结构1. AT主板 1984年，IBM公布了PC-AT标准 主要用于Pentium及其以前计算机 存在问题：主板上元器件布局的不合理性，影 响微机的扩充能力和可靠性。 62一、主板的结构2. ATX主板（AT eXtend） 1995年1月，Intel公布标准 主要优点： -改变了CPU在主板上的位置，使其更有利于散热。 CPU靠近电源，电源风扇也可给CPU散热。 -内存插槽靠近主板中央，使其扩充更容

21、易。 -主板集成了声卡接口、串并口、PS2鼠标和键盘接口。 -减少了主机内部的电缆数目，提高了可靠性。 -改进了电源，使其更节能，并提供3V电压。 -提供Soft Power(软电源开关)功能，即由主板控制电源开关，这样可实现网络远程唤醒和软件自动关机等功能 63一、主板的结构3. BTX主板（联想、DELL、HP原装机广泛使用） BTX (Balanced Technology Extended)即平衡技术延伸，是Intel设计的最新主板规范，以取代ATX主板规范。 Intel公布标准 主要特点： -窄板设计，系统结构更紧凑 。 -对主板的线路布局进行了优化设计，散热性能更好。（根据系统温度来调节风扇的转速） 。 -噪音比ATX低的多。 -主板安装更方便。64BTX 主板65一、主板的结构4. NLX主板 NLX（New Low P