硬件工作原理及工作内容.doc

硬件工作原理及工作内容要使用电脑，第一步当然是开机，下面就先讲讲开机硬件工作原理，为后面的故障诊断做准备。（下面的原理仅仅是我自己实践、资料加联想所得到的内容，可能并非完全正确，但是可以保证不影响判断）在数据线、电源线等连接线连接好的情况下，给电脑通电开机（别犯低级错误，例如接口没插或是没接电源导致机器没反应，那乐子就大了）开机后BIOS 启动顺序 （摘录） 接通电脑的电源，系统将执行上电自检。自检包括对CPU 、系统主板、基本的640KB 内存、1MB 以上的扩展内存、系统ROM BIOS 的测试;CMOS 中系统配置的校验;初始化视频控制器，测试视频内存、检验视频信号和同步信号，对CRT 接口进行测试;对键盘、软驱、硬盘及CD-ROM 子系统作检查;对并行口(打印机)和串行口(RS232)进行检查。当自检完成后，系统会自动转入BIOS 的下一步骤， 即从A 驱、C 驱或CDROM 以及网络服务器上寻找操作系统进行启动，然后将控制权交给操作系统。具体步骤如下： (1)当按下电源开关时，电源就开始向主板和其他设备供电。 (2)BIOS的启动代码首先要做的事情就是执行POST 。POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存和显卡等设备。由于POST是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，如果系统BIOS在进行POST 的过程中发现了一些致命错误，例如没有找到内存或者内存有问题(此时只会检查640KB 常规内存)，那么系统BIOS 就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下，POST过程进行得非常快，我们几乎无法感觉到它的存在，POST结束之后就会调用其他代码来进行更完整的硬件检测。 (3)接下来主板BIOS 将查找显卡的BIOS，找到显卡BIOS 之后就调用它的初始化代码，由显卡BIOS 来初始化显卡，此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息，介绍生产厂商、图形芯片类型等内容，不过这个画面几乎是一闪而过。主板BIOS 接着会查找其他设备的BIOS 程序，找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。 (4)查找完所有其他设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中包括有系统BIOS 的类型、序列号和版本号等内容。 (5)接着主板BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试的进度， (6)内存测试通过之后，主板BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD-ROM 、串口、并口、软驱等设备，另外绝大多数较新版本的BIOS 在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。标准设备检测完毕后，系统BIOS内部支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到一个设备之后，系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA 通道和I/O 端口等资源。 (7)到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，主板BIOS 会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。接下来主板BIOS 将更新ESCD(Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据)。ESCD 是主板BIOS 用来与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，这些数据被存放在CMOS(一小块特殊的RAM，由主板上的电池来供电)之中。 通常ESCD 数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时我们都能够看到 “Update ESCD Success ”这样的信息。不过，某些主板的系统BIOS在保存ESCD 数据时使用了与 Windows 9x 不相同的数据格式，于是Windows 9x 在它自己的启动过程中会把ESCD 数据修改成自己的格式，但在下一次启动机器时，即使硬件配置没有发生改变，系统BIOS 也会把ESCD 的数据格式改回来， 如此循环，将会导致在每次启动机器时，系统BIOS 都要更新一遍ESCD，这就是为什么有些机器在每次启动时都会显示出相关信息的原因。 (8)ESCD更新完毕后，系统BIOS的启动代码将进行它的最后一项工作，即根据用户指定的启动顺序启动。以从C盘启动为例，系统BIOS 将读取并执行硬盘上的主引导记录，主引导记录接着从分区表中找到第一个活动分区，然后读取并执行这个活动分区的分区引导记录，而分区引导记录将负责读取并执行Io.sys，这是DOS 和Windows 9x 最基本的系统文件。Windows 9x的Io.sys首先要初始化一些重要的系统数据，然后就显示出我们熟悉的蓝天白云，Windows 将继续进行DOS部分和GUI(图形用户界面)部分的引导和初始化工作。如果系统之中安装有引导多种操作系统的工具软件，通常主引导记录将被替换成该软件的引导代码，这些代码将允许用户选择一种操作系统，然后读取并执行该操作系统的 基本引导代码(DOS 和Windows 的基本引导代码就是分区引导记录). 完成全部引导工作。以上是BIOS全部工作内容（重要），下面再介绍电脑所有硬件的作用最重要的：CPU：计算机的大脑，负责主要的数据运算及处理，必须硬件。硬盘：最常见的长期数据储存介质，容量大，速度不如内存，必须硬件（可以由其他介质替代，例如大容量U盘等）内存：CPU和硬盘贱数据交换的缓冲区，应为CPU速度和硬盘的速度不同步，所以内存就是暂时将数据加载后排序，依次传输给CPU经行处理。必须硬件。显卡：图像处理设备，其核心GPU（图形处理器）负责对电脑图形的处理渲染等工作，若GPU能力不足，CPU可能会协助其工作，显卡也负责将处理后的结果信号传输给显示器，由显示器将图像信号展现。必须硬件。主板：所有硬件工作的平台，主要组成部分是芯片组（即南北桥），CPU插槽及其他各类插槽，供电线路，系统总线。必须硬件。 芯片组即由南北桥构成，南桥： 一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，南桥芯片负责I/O总线 之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，其实也就是负责外围（针对信息处理核心设备而言）设备的信息交换处理，网线、硬盘、即插即用设备等。北桥：简单了说就是CPU和内存，显卡间信息传输的一道传输检测关卡，还负责信息的纠错，有的还集成了显示核心（集成显卡），工作时热量较大，上面覆盖了散热片或风扇，靠近CPU。 插槽：包括CPU插槽（注意接口针数规格），显卡插槽（PCI或老式的AGP），硬盘接口（IDE或SATA），USB接口，打印机接口，内存插槽，键盘鼠标接口（PS2），PCI扩展插槽等，另外可能还有一些专门用途的接口，不常见，需要时可上网查询资料，这里不再列出。 供电线路：负责给接在主板上的硬件和芯片组供电及稳压，不过现在的CPU和某些显卡因为功率较大，需要额外供电，即不使用主板提供的电源而直接使用电源专用接口提供的电源。 系统总线：系统总线是用来连接微机各功能部件而构成一个完整微机系统的，所以称之为系统总线。系统总线是微机系统中最重要的信息传输总通道，速度决定了信息传递所需要的时间，若低于CPU、信号传输速度则限制了硬件的性能。以上标明必须硬件的硬件即为电脑的“四大件“有了这四件基本就是一台电脑的核心了。下面列出其他非核心的硬件：电源：机箱内，负责给主机内主板、CPU、硬盘提供稳定适合的电源，另外还根据需要给显卡等设备供电。接口有很多，主要是多个4针12V（例如硬盘电源接口），23个SATA硬盘电源接口，显卡专用电源接口12个，主板电源接口1个。（风扇电源接口由主板上的小接口提供，不在由电源直接提供）光驱：读取光盘或刻录光盘。软驱：读取存入软盘，以淘汰。声卡：大多主板集成，负责对音频的处理和输出，集成的声卡民用足够，但对于专业级音频处理则需要购入专业级的单独声卡。网卡：目前大多数主板都集成了百兆或千兆的网卡，民用是绰绰有余了，若主板上的集成网卡损坏可以使用单独的网卡，插在PCI扩展插槽中，负责和网路信息的调制解调，即翻译。硬件诊断卡：辅助排除诊断计算机硬件故障，插入PC