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高职高专现代信息技术系列教材 计算机维护与维计算机维护与维 修教程修教程 （电子版初稿）（电子版初稿） 20022002年年4 4月月 第1章 微型计算机系统简介 本章简要介绍了微机系统的软硬件构成、维护与 维修的概念、微机机房环境和IBM-PC兼容机的历史。 1.1 1.1 微型计算机系统功能与构成微型计算机系统功能与构成 1.2 1.2 计算机系统维护与维修计算机系统维护与维修 1.3 1.3 微机系统的工作环境微机系统的工作环境 1.4 1.4 IBM-PCIBM-PC兼容机的历史兼容机的历史 退出退出 1.1 微型计算机系统功能与 构成 1.1.1 1.1.1 微型计算机的功能与应用微型计算机的功能与应用 计算机可以分为多用户的大型计算机系统和单用 户的PC机两大类，它们的硬件和软件系统结构有着很 大的不同，就系统维护和维修而言，也有着很大的区 别。 大型计算机系统按其规模又可以分为小型、中型 、大型、巨型等计算机系统。 PC机即个人计算机（Personal Computer），按其 规模也叫做微型计算机，它分为台式机、便携式机（ 也叫笔记本电脑）和掌上型机等多种类型。台式PC机 系统如图1-1所示，它在整个计算机应用领域最为普及 和数量最多，它的维护和维修也最具普遍和典型意义 。 图1-1 台式PC机系统 微型计算机产生于70年代末。相对于当时的大型 计算机，它有着操作容易、结构简单、环境要求低和 性能价格比高等特点，特别是多媒体技术和网络技术 与PC机的结合，使它已经成为大多数人工作、学习、 娱乐和生活的必不可少的工具。 微型计算机的应用十分广泛，它的用途主要表现 在电子办公、信息管理、娱乐、辅助学习、辅助设计 、工业控制、人工智能和网络等许多方面。 1.1.2 1.1.2 微机的系统构成微机的系统构成 微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部 分构成的。 1.1.2.1 微机的硬件系统 如图1-1所示，我们一般看到的是微机硬件系统的 外观，它包括主机箱、显示器（Display/Monitor）、 键盘（KeyBoard）和鼠标（Mouse）。 如图1-2，主机箱里面还包括主板（Main Board/System Board/Mother Board）、电源（Power Supply）、软盘驱动器（Floppy Disk Driver）、硬 盘驱动器（Hard Disk Driver）、光盘驱动器（CD- ROM Driver）和插在主板总线扩展槽（Input/Output BUS Expanded Slots）上的各种系统功能扩展卡。 图1-2 微机主机箱内部结构 主板也称为系统板，它是微机系统的最重要部件 ，也称为计算机的主机，是整个系统的控制和运算中 心。它由中央处理器CPU、外围芯片组CHIPset、内存 条（RAM）、系统总线（I/O BUS）和通信接口等组成 。主板的外形见图1-3。 图1-3 微型计算机的主板 软盘驱动器（FDD）和软盘一起构成微机最早的 外部存储器（简称为外存）。软盘的作用是以磁记录 的方式永久保存微机的大量软件资料，软驱的作用就 是对软盘进行读写。软盘驱动器的外形见图1-4。 图1-4 软盘和软盘驱动器 硬盘驱动器（HDD）也是微机的外部磁盘存储器 ，它与软驱的主要区别在于其内部固定安装了几片硬 质金属磁盘，因此也被称为固定盘（Fixed Disk）或 硬盘驱动器（Hard Disk Driver），也因此它的存储 容量要比软盘大得多。硬盘的外形见图1-5。 图1-5 硬盘 光盘驱动器CD-ROM（Compact Disk-Read Only Memory Driver）和光盘一起构成微机的外存，光盘是 依据光学原理来永久保存微机的大量软件资料。作为 活动盘，它的可靠性和存储容量都高于软盘。目前微 机基本配置的光驱和光盘是只读（RO）的，这一点不 如软盘和硬盘方便。PC机也可以配备可读写（RW）的 光驱，但目前价格尚高。光驱的外形见图1-6。 图1-6 光盘和光盘驱动器 系统功能扩展卡也称为适配器（Adaptor），它们 是一些专用的电路板，用来增强和扩充微机系统的功 能，使之性能更卓越、用途更广泛。比如3D图形加速 卡、声效卡、调制解调器和网卡等，它们的安装可以 分别使微机具有高质量三维图形显示、音响和连网等 功能。图1-7所示是一个3D图形卡。 图1-7 3D图形卡 键盘是微机最基本和最重要的输入设备，即使今 天大量的图形界面操作用鼠标器更为方便，但至少文 本的输入还离不开键盘。微机标准键盘有101个按键， Windows 9x专用键盘又新增加了3个窗口专用键。图1- 8所示是一个键盘。 图1-8 微机键盘 显示器也称为监视器，它是微机最基本和最重要 的输出设备，微机运行的情况和用户操作的结果等都 通过显示器进行人机交互。显示器能显示十分精美的 画面，它的图像质量远高于电视机。图1-9所示是一个 显示器。 图1-9 显示器 鼠标器也是微机的最基本和最重要的输入设备。 目前PC机的大多数软件都采用图形界面，使用鼠标器 直接点击操作比使用键盘命令操作简单直观得多。图1 -10所示是一个鼠标器。 图1-10 鼠标器 微机电源也可以称为PC电源部件，它不同于其它 电器如电视机、音响和录音机等的电源，大多数电器 的电源都只是整个电路板的一部分电路，而微机电源 是一个独立部件。PC电源的电路板安装在标准的外壳 中，它与系统其它部分的连接插头也是标准的，拆装 更换十分方便。PC电源的作用是把输入的220伏交流电 转换为微机系统所需的几种高质量直流电压，以保证 主机箱内所有部件的供电。PC电源部件的外形见图1- 11。 图1-11 电源部件 1.1.2.2 1.1.2.2 微机的软件系统微机的软件系统 任何一台计算机都是由硬件系统和软件系统组成 的。没有安装软件的计算机只是一台“裸机”，即使 打开它的开关，它也无法工作。 微机的软件系统可以大致分为系统软件和应用软 件两大类，这是按软件的主要功能划分的。实际使用 的软件不必硬性划分，比如我们熟悉的PC机操作系统 Windows 98，它是系统软件，但它也包含着大量的应 用程序，如画板、写字板和浏览器等。按照上面对计 算机系统构成的描述，我们常常以图1-12来简明形象 地表示。 图1-12 计算机系统构成 系统软件是指那些保障计算机系统正常运行的系 统基础环境软件，还有那些用来开发新的应用程序的 系统基本工具软件，如微机的基本输入输出系统（ BIOS）和操作系统（DOS、Unix、Linux和Windows等） ，又如用来进行程序设计的各种高级语言（Basic、 Fortran和C等）。系统软件的设计、开发和维护是计 算机专业人员的事。 应用软件是指那些建立在系统软件之上的专门用 于解决某类应用的软件，也叫实用程序。随着微机应 用领域的日益扩展，应用软件也越来越多，例如用于 办公业务的Office，用于绘图的Photoshop和AutoCAD 等。 1.2 计算机系统维护与维修 1.2.1 计算机系统维护与维修的含义 计算机系统维护与维修不但针对硬件组成设备 、部件、电路板、元器件，还针对系统和主要应用 软件。维护通常是指对硬件进行保养和对软件进行 参数的优化设置，以保证系统正常高效地运行。而 维修通常是指当软硬件损坏无法工作，要进行修复 、更换和重新安装等处理。 本书所谓的“计算机系统维护与维修”，主要 涉及如下几个含义： 1定位在学习计算机维护与维修的最基本的知识 和技能。 2“计算机”是指微型计算机中的主流，即PC 兼容的台式微机。 3“系统”是指单台使用的个人微机。 4“维护”是指组成PC机的基本硬件的日常保 养和DOS、Windows操作系统的运行维护。 5“维修”是指对PC机硬件和软件损伤造成的 常见故障进行排除，恢复系统正常运行。 6硬件要求根据故障现象，判断故障原因，定 位到一个可拆卸的部件，然后以新换旧，排除故障。 7为此，必须掌握各种硬件部件的原理、功能 、性能、种类和指标等，此外还要了解它们的系统兼 容性和性能价格比。 8软件要求保证单机操作系统（DOS和Windows ）的正常启动和运行。要求根据系统引导故障的现象 ，判断不能正常启动的原因，排除故障，恢复系统的 正常启动和运行。 9由于各应用软件的故障有时也会影响到系统 的运行甚至启动，所以也应有所了解。 10由于外部设备的使用不当和故障也会影响PC 机主系统运行，所以也应有所了解。 1.2.2 1.2.2 微机系统维护与维修的特点微机系统维护与维修的特点 1硬件和软件的系统维护与维修： 由于微机系统是由硬件系统和软件系统两大部分 构成的，因此微机系统的维护与维修也可以大致分为 硬件和软件两大类。早先的微机系统的硬件和软件都 比较简单，而硬件的故障率又很高，所以微机维修主 要偏重于硬件维修，并且是做到元器件一级。 随着计算机技术和产品的飞速发展，目前的微机 系统的硬件集成度和可靠性都大大增强，故障率大大 下降，或者说是硬件极少损坏。反之，由于操作系统 的大型化和复杂化，加之一个微机中安装的应用软件 成千上万，因此软件的故障率大为增加。目前一说到 “计算机坏了”，究其原因十有八九是软件故障所致 。 2每个微机的使用者都应学习微机系统的维护与 维修： 早先大的计算机用户的维修大都是由经过专门培 训的计算机硬件技术人员承担，而小的计算机用户的 机器大都是送到专门的计算机维修部门。因此计算机 维护和维修是计算机应用的一个重要的技术分工。目 前，大的计算机用户和大型计算机系统仍然需要有专 门知识和经验的维护和维修技术人员。对于小单位的 微机使用者和一般用户，也非常需要并且完全可能自 己学习和掌握微机系统的简单维护和维修，以便保证 工作的顺利进行。 3硬件的板级维修和元件级维修： 也是由于上面提到的原因，微机硬件的维修已经 从早先普遍的元件级维修转变为目前普遍的板级维修 。 元件级维修是指必须将故障原因最终确定到一个 损坏的元器件，如电阻、电容、晶体管、集成电路、 导线和焊点等，然后更换和焊接元件，通常还要对相 关电路重新调试和检测。承担元件级维修要求具备计 算机电路的专门知识和维修操作技能，还要有设备的 电路图、维修手册和专门的测试设备等，因此实现起 来成本和难度都比较高。目前有必要进行到元件级维 修的微机设备主要是显示器、微机电源部件和部分外 部设备。 板级维修也叫部件级维修，它是指只需将故障定 位到一块电路板或一个便于拆卸的独立部件，然后加 以更换即可。比如主板、软驱、硬盘、显示卡等的损 坏都是直接更换。但要注意，目前的微机之所以可以 进行板级维修，原因是PC机有着普遍的兼容性，它们 的板卡和零部件有着充分的互换性。另外零部件故障 率和价格都很低，而元件级维修的技术条件和人工成 本太高，使得元件级维修失去了必要性。 4维修的基本方法： 在硬件维修中，除了电源和显示器等少数部件可 以维修到元件级外，多数都是板级维修。因此，维修 的基本方法就是首先要熟悉系统软硬件基本知识、安 装设置、操作和正常运行的状态，善于发现和分析故 障现象，能够准确定位故障点。 在确定和排除硬件故障时常用的方法是“代换法 ”，即以好的部件与怀疑损坏的部件彼此交换安装来 观察和确认故障。 在计算机维修中还有大量的工具软件可以利用， 比如NORTON、DM、QAPLUS和SYSCHEK等。 1.3 微机系统的工作环境 微机可以在一般的办公室和家庭环境中使用，没 有什么特别苛刻的要求。但是不要因此而忽略了环境 条件对微机系统稳定可靠性、故障率和使用寿命的影 响，特别不能忽略多台微机集中放置使用的办公室和 计算机房的环境保障。 微机存放和工作的环境条件包括空气清洁度、温 度、湿度、通风、静电、电磁干扰、供电系统、系统 接地、噪音、照明、防火、防震和防水等等。 1环境温度和湿度： 存放：0-40，相对湿度10-80%。工作：夏季21- 25，冬季18-22，相对湿度45-65%。 2室内空气洁净： 元器件、电路板和接插件都要求干净无污染的环 境。 3防静电和电磁干扰： 过量的静电和电磁辐射都会干扰微机的正常工作 ，造成系统运行出错，甚至毁坏系统电路元器件。 4供电电源系统： 微机系统对电源的要求不高，但良好的市电供电 对微机系统的正常工作和使用寿命却有很大的影响。 因此要求系统供电功率大、电压稳定、电源干扰小、 没有意外断电、接地良好等。 5系统接地： 系统接地线分为安全地、交流地和直流地。 安全地是指将带电设备的机壳和安全装置连接到 大地上，使之与大地等电位。 交流地是指交流市电本身的地线。 直流地是指计算机设备的直流电源接地线，也是 整个电路系统的地线。 6机房应安装空调系统，以调节机房内的温度、 湿度和洁净度。 7安装市电稳压和净化设备，如不间断电源（ UPS）。 8计算机房要求良好的照明系统，照度在400Lx 左右，光线要均匀柔和。 1.4 IBM-PC兼容机的历史 了解微机的历史，主要是IBM-PC兼容机的历史， 对于专门从事微机维护与维修的人来说是非常重要的 。微机维修面对的常常是一些老机器，必须了解老机 器的部件特点和老软件的安装使用，还要了解一代代 产品的兼容性、互换性，才能知道如何更换部件、安 装软件和适当进行更新升级。 1.4.1 1.4.1 IntelIntel微处理器及兼容的微处理器及兼容的CPUCPU 微机的核心部件是主板，而主板的核心是中央处 理器（CPU），它的性能基本决定了主板的性能，从而 也基本决定了微机系统的性能。 PC兼容机采用的CPU芯片主要是由美国Intel公司 设计生产的自成系列的产品，不断推出的新的CPU产品 总是在硬件和软件两方面加以改进，但无论在硬件和 软件上又都是与原有的产品相容的，以便于系统的不 断升级，这叫做CPU的向上兼容性。各种CPU的外形如 图1-13所示。 图1-13 微机使用的各种CPU Intel的第一个微机用微处理器是Intel 8086， 1978年6月推出，主频有5、8和10MHz三种，是16位CPU 。它的数据线为16位，地址线为20位。仅用于便携机 。 Intel 8088于79年6月推出，有5和8MHz两种，准 16位CPU。内部数据线16位，外部数据线8位，地址线 20位。用于IBM的第一代微机IBM-PC和IBM PC/XT。 80286，82年2月推出，有6、10和12MHz三种，16 位CPU。数据线16位，地址线24位。用于IBM PC/AT及 兼容机。 80386，85年10月推出386 DX-16MHz，92年10月推 出386 SX-33MHz。有386 DX-16、20、25和33MHz，是 32位CPU，DX数据线和地址线均为32位。有386 SX-16 、20、25和33MHz，是准32位CPU，数据线为16位，地 址线为24位。 80486，89年4月推出486 DX-25MHz，92年8月推出 486 DX2-66MHz。有486 DX-25、33和50MHz，有486 SX -16、20和25MHz，还有486 DX2-50和66MHz，都是32位 CPU。DX内部开始包含高速缓存Cache和浮点处理器FPU 。 Pentium（P54C），93年3月22日推出第一个60MHz 产品，96年6月10日推出200MHz产品，有60、66、75直 到200MHz等品种，是32位CPU。外部数据线64位，内部 数据线32位，地址线32位。 Pentium Pro，P6级CPU，95年11月推出，有150、 166、180和200MHz等品种。芯片内开始集成L1和L2二 级Cache。 Pentium MMX（P55C），97年1月推出，有166、 200和233MHz等。采用了MMX多媒体指令技术，与P54C 有互换性。 Pentium II，97年5月推出233MHz，98年8月推出 450MHz，有233、266直到450MHz等品种。开始支持AGP 图形加速接口和66、100、133MHz高速系统总线。 Pentium Celeron，从98年4月推出266MHz，到 2001年6月推出900MHz，已有266、300直到900MHz等十 几个品种。早期赛扬是无内部L2 Cache的奔腾II简版 ，以后的赛扬处理器在芯片内部也集成了L1和L2两级 Cache。 Pentium III，从99年2月推出450MHz，到2001年3 月推出1.2GHz，已有450、500到1.2GHz等十几个品种 。 Pentium 4，2000年11月推出，有1.5、1.4和1.3GHz 三个品种，到2001年8月又陆续推出1.6、1.7、1.8和 2.0GHz等品种。采用400MHz总线。 用于PC兼容机上的CPU芯片还有AMD和Cyrix公司的 386、486、586、686等产品。 1.4.2 1.4.2 IBM-PCIBM-PC系列微机及系列微机及PCPC兼容机兼容机 我们现在常说的兼容机，指的是与IBM公司的IBM PC/AT微型计算机采用相同的基本技术标准设计生产， 从而在硬件和软件上具有相当的可互换性的所有微型 机算机产品，如CPU和外围芯片组Chipset、系统总线 I/O BUS的扩展插槽标准、标准键盘接口、系统的基础 软件ROM BIOS、系统输入输出口地址I/O Port（ Input/Output Port Address）等的充分兼容性。 1981年IBM推出了它的第一种面向个人用户的微型 计算机，起名为IBM PC（Personal Computer）即个人 计算机。它选用了Intel 8088 CPU和其它配套的一系 列Intel集成电路制成系统板，采用了5.25英寸的软盘 驱动器和单面记录的软磁盘，每片软盘的容量为160KB ，它的显示器类似于NTSC制式的彩色电视机，是低分 辨率的CGA彩色显示器。在当时是一种性能好、功能强 、价格便宜的新型计算机。并且它的许多技术甚至核 心技术都对外开放，因此很快便风靡世界。 83年推出IBM PC/XT，增加了比IBM PC的软盘存储 容量大得多速度快得多的10MB硬盘，还把5.25英寸软 盘驱动器改进为双面记录的软盘，每片软盘的容量增 加为360KB。 84年推出IBM PC/AT，改用新的Intel 80286 CPU 为系统处理器芯片，并配置了目前仍在使用的5.25英 寸高密度软盘驱动器，每片软盘的容量增加为1.2MB， 硬盘容量增加到40MB，显示器的分辨率也提高到EGA模 式。AT机可谓是第二代PC，成为以后兼容机的样板。 87年推出采用Intel 80386 CPU的IBM PS/2，它 新增了一个3.5英寸的软盘驱动器，每片软盘的容量为 1.44MB，硬盘容量也增大了，显示器的分辨率也提高 到VGA模式。 由于IBM PC的市场影响和共同利益的驱使，大多 数公司的微机产品纷纷与之兼容，从而使IBM PC/AT机 成为微型计算机的一种标准沿用至今，即目前所谓的 PC兼容机。此后涌现出的各种386、486和586品牌PC机 ，多数是IBM兼容机。 全球各大计算机公司的微机产品的兼容化趋势， 使微机的应用得以迅速推广普及，也使PC机软件的发 展出现了空前繁荣兴旺的局面。 1.4.3 1.4.3 MicrosoftMicrosoft操作系统软件操作系统软件 微机系统的兼容性还基于系统软件的兼容性，就 是所有兼容机均可以使用同样的系统软件。PC兼容机 的操作系统均采用美国微软公司（MicroSoft）的MS- DOS和MS-Windows等产品，其它系统软件和应用软件均 建立在与此兼容的基础上。 MS-DOS是一个磁盘操作系统（Disk Operating System）软件，它建立在ROM BIOS基础上，负责管理 微机的全部输入输出设备等硬件和整个文件系统等软 件资源，用户对微机的操作命令也由它来理解和执行 ，因此它被称为微机与用户的接口。 第一个MS-DOS产品于81年8月推出，叫