微型计算机系统简介er.ppt

2020 2 12 1 计算机系统维护 史永宏Email shiyh2020 2 12 2 1 课程性质和任务计算机维护技术是实践性和实用性很强的一门课 其教学任务是 在掌握单台计算机的基本组成与运行原理的基础知识的前提下 认识掌握计算机各部件的硬件结构原理 相关技术 以及整机的调试和运行维护等多方面的技能 在教学的整个过程中 坚持以硬件知识为主的同时 加深对计算机整机系统中硬件和软件的联系与配合的认识 使学生具备自己动手组装计算机 计算机升级换代以及维护方面的能力 2020 2 12 3 计算机系统维护计算机系统维护主要针对硬件系统和主要软件 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 而维修通常是指当硬件损坏无法工作 要进行修复 更换等处理 2020 2 12 4 本课程所谓的 计算机系统维护 主要涉及如下几个含义 1 定位在学习计算机维护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系统 4 维护 是指组成PC机的基本硬件的日常保养和Windows操作系统的运行维护以及软件损伤造成的常见故障进行排除 恢复系统正常运行 维修 通常是指当硬件损坏无法工作 要对PC机硬件进行修复 更换等处理 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 2020 2 12 5 硬件的板级维修和元件级维修 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 2020 2 12 6 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 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 2020 2 12 7 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 硬件故障率大大下降 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 教材与参考书计算机系统维护维修教程 郑秋梅等 石油大学出版社计算机维护技术实用教程 陆定宇等 中国宇航出版社计算机维护技术 瓮正科 清华大学出版社计算机系统维护技术 步山岳等 2020 2 12 8 第1章微型计算机系统简介 第1章微型计算机系统简介本章简要介绍微机系统的软硬件构成 微机房环境和IBM PC兼容机的历史 1 1微型计算机系统功能与构成1 2微机系统的工作环境1 3IBM PC兼容机的历史 2020 2 12 9 1 1微型计算机系统功能与构成 1 1微型计算机系统功能与构成1 1 1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 PersonalComputer 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机系统在整个计算机应用领域最为普及和数量最多 它的维护也最具普遍和典型意义 2020 2 12 10 1 1 2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 一 微机的硬件系统如图所示 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 音箱等 1 1微型计算机系统功能与构成 2020 2 12 11 主机箱里面还包括 主板 Main System MotherBoard 电源 PowerSupply 软盘驱动器 FloppyDiskDriver 硬盘驱动器 HardDiskDriver 光盘驱动器 CD ROMDriver 系统功能扩展卡 插在主板总线扩展槽 Input OutputBUSExpandedSlots 上PC机箱 立式机箱和卧式机箱 以立式机箱为主 每一种又分为AT和ATX两大类 AT机箱存在散热不好 内存条难于更换等弊端 产生了更趋合理的ATX机箱 机箱和电源往往是合在一起的 1 1微型计算机系统功能与构成 2020 2 12 12 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 主板上有 芯片组 CPU插槽 内存插槽 I O插槽 包括AGP PCI E PCI ISA BIOS CMOS芯片 IDE SATA 或SCSI接口 软驱接口 电源接口等 1 1微型计算机系统功能与构成 2020 2 12 13 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 现在面临淘汰 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 读错误 2020 2 12 14 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 FixedDisk 或硬盘驱动器 HardDiskDriver 也因此它的存储容量要比软盘大得多 关注性能参数 转速缓存 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 坏道 磁头不归位 当当响 2020 2 12 15 光盘驱动器CD ROM CompactDisk ReadOnlyMemoryDriver 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 PC机也可以配备可读写 RW 的光驱 目前价格非常便宜 主流16x已降到300元以下 越来越多的飞入寻常百姓家 关注性能参数 格式 R RAM RW等未来增值点光雕 SATA蓝光 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 灰尘 激光头聚焦 功率 弹出 2020 2 12 16 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 如图所示是一个3D图形卡 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 林林总总 2020 2 12 17 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 关注性能参数 采用工作原理快捷键外观 舒适度 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 按下无响应 乱码 不弹起 断线 2020 2 12 18 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 关注性能参数 分辨率扫描频率 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 点不亮 聚焦 超最大刷新频率 抖动 呼吸 2020 2 12 19 22宽屏液晶 采用了MVA广视角面板提供1680 x1050的最大分辨率灰阶8ms响应时间提供数字接口16 7M真彩显示以及176 176 视角范围MVA面板的采用 使之在画质方面表现更为出色 易出问题 坏点 变黄 上不亮或下不亮 干脆不亮 黑屏 2020 2 12 20 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用户界面 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 关注性能参数 光学分辨率DPI 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 自己想想 2020 2 12 21 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 电源分为AT电源和ATX电源两种 关注性能参数 版本额定 最大 1 1微型计算机系统功能与构成 易出问题 噪音 点不亮 反复重启 2020 2 12 22 二 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 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 1 1微型计算机系统功能与构成 2020 2 12 23 1 1微型计算机系统功能与构成 2020 2 12 24 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 1微型计算机系统功能与构成 2020 2 12 25 1 2微机系统的工作环境 1 2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 灰 温度 斯基 湿度 减少寿命 通风 静电 击穿 烧坏 电磁干扰 不工作 供电系统 稳定 山大 系统接地 被电 噪音 减少寿命 照明 损害眼睛 防火 防震和防水等等 其具体要求 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 2020 2 12 26 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 有条件可配ups 1 2微机系统的工作环境 2020 2 12 27 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 光线要均匀柔和 1 2微机系统的工作环境 2020 2 12 28 1 3微机发展简史一 相关概念1 微处理器 Microprocessor 简称 P或MP 是由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器的中央处理机部件 即CPU CentralProcessingUnit 微处理器本身并不等于微型计算机 它仅仅是微型计算机中央处理器 有时为了区别大 中 小型中央处理器 CPU 与微处理器 把前者称为CPU 后者称为MPU MicroProcessingUnit 1 3微机发展简史 2020 2 12 29 1 3微机发展简史一 相关概念1 微处理器 Microprocessor 简称 P或MP 是由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器的中央处理机部件 即CPU CentralProcessingUnit 微处理器本身并不等于微型计算机 它仅仅是微型计算机中央处理器 有时为了区别大 中 小型中央处理器 CPU 与微处理器 把前者称为CPU 后者称为MPU MicroProcessingUnit 1 3微机发展简史 2020 2 12 30 2 微型计算机 Microcomputer 简称 C或MC 是指以微处理器为核心 配上由大规模集成电路制作的存储器 输入 输出接口电路及系统总线所组成的计算机 有的微型计算机把CPU 存储器和输入 输出接口电路都集成在单片芯片上 称之为单片微型计算机 也叫单片机 3 微型计算机系统 MicrocomputerSystem 简称 CS或MCS 是指以微型计算机为中心 以相应的外围设备 电源 辅助电路 统称硬件 以及控制微型计算机工作的系统软件所构成的计算机系统 1 3微机发展简史 2020 2 12 31 二 微机发展简史1 概述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 AMD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 微型计算机的换代 通常是按其CPU字长和功能来划分的 1 3微机发展简史 2020 2 12 32 第一代 1971 1973 4位或低档8位微处理器和微型机代表产品是美国Intel公司的4004微处理器以及由它组成的MCS 4微型计算机 集成度为1200晶体管 片 随后又制成8008微处理器及由它组成的MCS 8微型计算机 第一代微型机就采用了PMOS工艺 基本指令时间约为10 20 S 字长4位或8位 指令系统比较简单 运算功能较差 速度较慢 系统结构仍然停留在台式计算机的水平上 软件主要采用机器语言或简单的汇编语言 其价格低廉 1 3微机发展简史 2020 2 12 33 第二代 1973 1978 中档的8位微处理器和微型机1973 1978年为典型的第二代 以美国Intel公司的8080和Motorola公司的MC6800为代表 集成度提高了1 2倍 Intel8080集成度为4900管 片 运算速度提高了一个数量级 1976 1978年为高档的8位微型计算机和8位单片微型计算机阶段 称之为二代半 高档8位微处理器 以美国ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085为代表 集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上 Intel8085集成度为9000管 片 8位单片微型机以Intel8048 8748 集成度为9000管 片 MC6801 MOSTEKF81 3870 Z80等为代表 它们主要用于控制和智能仪器 1 3微机发展简史 2020 2 12 34 第二代微型机的特点是采用NMOS工艺 集成度提高1 4倍 运算速度提高10 15倍 基本指令执行时间约为1 2 S 指令系统比较完善 已具有典型的计算机系统结构以及中断 DMA等控制功能 寻址能力也有所增强 软件除采用汇编语言外 还配有BASIC FORTRAN PL M等高级语言及其相应的解释程序和编译程序 并在后期开始配上操作系统 1 3微机发展简史 2020 2 12 35 第三代 1978 1985 16位微处理器和微型机代表产品是Intel8086 集成度为29000管 片 Z8000 集成度为17500管 片 和MC68000 集成度为68000管 片 这些CPU的特点是采用HMOS工艺 基本指令时间约为0 05 S 从各个性能指标评价 都比第二代微型机提高了一个数量级 已经达到或超过中 低当小型机 如PDP11 45 的水平 这类16位微型机通常都具有丰富的指令系统 采用多级中断系统 多重寻址方式 多种数据处理形式 段式寄存器结构 乘除运算硬件 电路功能大为增强 并都配备了强有力的系统软件 1 3微机发展简史 2020 2 12 36 第四代 1985年以后 32位高档微型机随着科学技术的突飞猛进 原来的8位 16位机已经不能满足需要 因此 1985年以后 Intel公司在原来的基础上又发展了80386和80486 其中 80386的工作主频达到25MHz 有32位数据线和24位地址线 以80386为CPU的COMPAQ386 AST386 IBMPS2 80等机种相继诞生 同时随着内存芯片的发展和硬盘技术的提高 出现了配置16MB内存和1000MB外存的微型机 微机已经成为超小型机 可执行多任务 多用户作业 由微型机组成的网络 工作站相继出现 从而扩大了用户的应用范围 后来 有相继出现了486 586等芯片 1 3微机发展简史 2020 2 12 37 2 Intel微处理器及兼容的CPU 1 3微机发展简史 微机使用的各种CPU 2020 2 12 38 Intel的第一个微机用微处理器是Intel8086 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 Intel8088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IBMPC 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IBMPC AT及兼容机 80386 85年10月推出386DX 16MHz 92年10月推出386SX 33MHz 有386DX 16 20 25和33MHz 是32位CPU DX数据线和地址线均为32位 有386SX 16 20 25和33MHz 是准32位CPU 数据线为16位 地址线为24位 1 3微机发展简史 2020 2 12 39 80486 89年4月推出486DX 25MHz 92年8月推出486DX2 66MHz 有486DX 25 33和50MHz 有486SX 16 20和25MHz 还有486DX2 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 PentiumPro 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 1 3微机发展简史 2020 2 12 40 PentiumMMX 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 PentiumII 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 PentiumCeleron 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L2Cache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 1 3微机发展简史 2020 2 12 41 PentiumIII 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 Pentium4 2000年11月推出 有1 5 1 3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 64位酷睿 双核 1 3微机发展简史 2020 2 12 42 3 IBM PC系列微机及PC兼容机现在常说的兼容机 指的是与IBM公司的IBMPC 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 OBUS的扩展插槽标准 标准键盘接口 系统的基础软件ROMBIOS 系统输入输出口地址I OPort Input OutputPortAddress 等的充分兼容性 1 3微机发展简史 2020 2 12 43 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IBMPC PersonalComputer 即个人计算机 它选用了Intel8088CPU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IBMPC XT 增加了比IBMPC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 1 3微机发展简史 2020 2 12 44 84年推出IBMPC AT 改用新的Intel80286CPU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Intel80386CPU的IBMPS 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 34MB 硬盘容量也增大了 显示器的分辨率也提高到VGA模式 由于IBMPC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IBMPC 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 3微机发展简史 2020 2 12 45 电脑组装概述 电脑组装的基本流程电脑组装的基本原则 2020 2 12 46 电脑组装的基本流程 在组装电脑时 一般应按照固定的流程进行操作 具体流程如图1 5所示 2020 2 12 47 电脑组装的基本原则 在组装电脑时 需要遵循以下原