《计算机组装维护》实验指导书.doc

计算机组装与维护实验指导书（适用于计算机科学与技术专业） 信息科学与工程学院 目 录目 录 1 第一章 计算机组成介绍2第二章 实验项目实验一 计算机组装（一）计算机的基本组成31实验二 计算机组装（二）计算机硬件安装33实验三 计算机系统设置38实验四 计算机常用软件安装54实验五 计算机病毒软件与计算机故障56实验六 计算机网络的设置与维护57第 一 章 计算机组成介绍一台实用的计算机除了必备的硬件配置外，还必须有相应的软件支持，因此一个完整的计算机系统，应由硬件和软件两大部分组成。本章将以微型计算机系统为模型，主要介绍计算机软硬件系统组成及特点。 1.1 计算机的硬件组成 计算机硬件系统由中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、存储器、输入/输出设备、I/O接口和系统总线组成，如图1.1所示。CPU是整个计算机硬件控制指挥中心。存储器用来存放程序和数据，分为内部存储器和外部存储器两类。内部存储器容量较小，用于暂时存放程序和数据，简称内存，又称主存。外部存储器容量较大，用于永久保存程序和数据。输入设备用于将数据、程序等送入计算机，如键盘、鼠标等。输出设备用于将计算机运算处理的结果，以人们熟悉的形式显示、打印出来，如显示器、打印机等。输入/输出设备统称为外部设备，与CPU相比，工作速度较低，一般不能与CPU直接连接，而需要一个“接口电路”作为桥梁，这种接口电路称为I/O接口。系统总线是把各部件连接起来实现彼此信息交换的公共传输线。按传送信息的类别分为数据总线、地址总线和控制总线。数据总线是传送数据的一组双向传输线，CPU既可通过数据总线从内存或输入设备输入数据，又可通过数据总线将运算结果送到内存或输出设备。地址总线是传送地址码的一组单向传送线，把CPU访问外部单元的地址送往存储器或I/O接口，它的宽度（即位数）决定CPU可以直接寻址物理内存的大小。控制总线是传送CPU发出的各种控制命令和外部返回的响应、申请的一组传输线，它也是单向的，其中有的是从CPU输出，有的是输入到CPU。 图1.1 硬件系统组成 1.1.1 CPU 1. CPU的基本组成 CPU通常也称为微处理器，是一块超大规模集成电路芯片。它完成从存储器存放的程序中连续不断地读取指令、分析指令、执行运算和传送结果等一系列有规律的重复操作。不同型号的CPU，其内部结构和硬件配置不同，由它组成的计算机性能也不同，但任何一种CPU都必须包含执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两个基本部分，如图1.2所示。 图1.2 CPU的基本组成 (1) 执行部件 执行部件由算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、通用寄存器、标志寄存器、执行部件控制电路等单元组成。执行部件的主要任务是执行指令，其功能为：从总线接口部件的指令队列中取出指令，由控制单元内部的指令译码器译码，并根据译码信息向各部件发出相应的操作控制信号；对操作数进行算术和逻辑运算，并将运算结果的特征状态存到标志寄存器中；控制总线接口部件与存储器或I/O接口进行数据交换，并提供访问存储器和I/O端口的有效地址。 算术逻辑单元。 ALU是计算机运算部分的核心，在控制信号作用下可完成加、减、乘、除四则运算，也可进行与、或、非和异或等逻辑运算。ALU的基本组成是一个加法器，运算中多数操作需要两个操作数，如“加数”和“被加数”，一般由通用寄存器中的累加器提供两个操作数中的一个，并保存运算后的结果。 通用寄存器。 通用寄存器由一组寄存器组成，主要用来加快运算和处理的速度。如果没有通用寄存器，每次取操作数和保存中间结果都必须访问存储器，由于访问存储器要比向寄存器存取数据慢得多，因而运算和处理速度变慢。为了解决这一问题，设置了通用寄存器，在需要重复使用某些数据或中间结果时，可将其暂时存放在寄存器中，避免反复访问存储器，从而提高了执行速度。 地址寄存器。 地址寄存器也由一组寄存器组成，既可存储操作数的地址，又可存储数据。这里存储的地址是逻辑地址，该地址反映了操作数或程序在某一段存储区的相对位置，具体的位置要通过某种算法来确定。 标志寄存器。 标志寄存器用来记录计算机运行的某些重要状态，即程序状态字PSW(Program Status Word)，所以该寄存器又称为程序状态字寄存器。在必要时，根据这些状态可控制CPU的运算。这里所说的“状态”是指运算结果是否为0、是否有进位、是否发生溢出等。 执行部件控制电路。 执行部件控制电路由指令寄存器、指令译码器、时序和控制逻辑电路等组成。它的主要任务是对从存储器中取出的指令进行译码，产生完成指令功能的各种操作命令，依据命令要求按一定的时序发出、接受各种信号，控制、协调整个系统完成所要求的操作。 (2) 总线接口部件 总线接口部件由段寄存器、指令指针寄存器、总线控制逻辑、地址加法器及指令队列等单元组成。总线接口部件的主要任务是完成取指令和数据输入/输出，其功能为：从内存特定的区域取出指令送入指令队列；对存储器、I/O端口进行数据的输入或输出；计算并形成访问存储器的物理地址。 段寄存器。 在内存管理时，通常将内存分成功能不同的逻辑段，如存放程序的代码段、保存子程序调用时返回地址的堆栈段等，不同逻辑段的段地址存放在一个寄存器中，该寄存器就是段寄存器。在实际使用中，各逻辑段的位置由用户指派，它们可以彼此分离，也可以首尾相连、重叠或部分重叠。由于各个逻辑段分工明确，程序和数据一般是连续存放的，所以在很多时候，用户并不需要在程序中指明当前使用的究竟是哪个逻辑段，也不需要经常改变段地址，提高了用户的编程效率和程序执行效率。 指令指针寄存器。 指令指针寄存器是用来存放指令在代码段中相对位置的，它具有自动增量的功能，有时也称为程序计数器。指令指针寄存器存储的值（即指令指针）不能由用户直接编程，但执行某些指令（如转移）或某些操作（如中断调用）后，其值将发生改变。 指令队列。 指令译码前必须等待取指令操作的完成。取指令是CPU最频繁的操作，每条指令都要取指令一到多次，为了节省CPU大量的取指令等待时间，按“先进先出”的方式预先取好一定长度的指令组成指令队列。当队列中出现一个字节或一个字节以上的空缺时，总线接口部件自动取指令填补这一空缺。若程序发生转移，总线接口部件废除原队列，取来新指令形成新的指令队列。 总线控制。 CPU的所有对外操作必须通过总线接口部件和总线进行。除CPU使用总线外，还有DMA控制器等总线请求设备也使用总线，所以要对总线进行控制。其一般过程是：总线请求设备先向总线接口部件提出申请，总线接口部件响应后使总线高阻悬浮，于是总线请求设备接管总线。总线使用完毕，总线请求设备再将控制权交还总线接口部件。 地址加法器。 地址加法器实现将逻辑地址转换成物理地址。在访问内存时，用户编程使用的是逻辑地址，而总线接口部件使用的是物理地址。 (3) 执行部件与总线接口部件的关系 执行部件和总线接口部件既相互配合完成指令操作，又相互独立。大多数情况下，执行部件执行指令操作与总线接口部件取指令在时间上可重叠进行，即执行部件进行某条指令执行操作时，总线接口部件可同时进行后续指令的取指令操作。这样，减少了CPU取指令的等待时间，加快了CPU的指令执行速度，也提高了系统总线的利用率。通常把这种多个部件重叠进行指令各个操作的处理方式称为指令流水线处理。 2. CPU的主要技术指标和新技术 (1) 字长 CPU的字长通常指其内部数据总线的宽度，它决定了计算机内部一次可以处理的二进制代码的位数，单位是位（Bit）。它是CPU数据处理能力的重要指标，反映了CPU能够处理的数据宽度、精度和速度等。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高，在完成同样精度的运算时，速度也越快。习惯上，常以字长位数来称呼CPU，如8088CPU字长16位称为16位处理器，Pentium 4 CPU字长32位称为32位处理器等。 (2) 主频 CPU的主频指CPU的工作时钟频率，是衡量CPU到底运行有多快的一个标志，通常标注在CPU表面的型号中，如Pentium 4 2.0GHz的主频为2.0GHz。主频表示在一定时间内CPU工作了多少个时钟周期，这就相当于骑自行车时每分钟让车轮转了多少圈，但对车轮直径的大小不管。对自行车来说，车轮转的快并不一定表示车速就快，CPU也是如此。从486DX2诞生以来，为了将高主频的CPU与较低时钟频率的主板相匹配，CPU主频采用了较低的输入时钟频率和在内部倍频到主时钟频率的方法。CPU输入时钟频率称为外频，通常取主板系统总线的频率，如100MHz、133MHz等。CPU内部倍率(又称倍频系数)常取整数或0.5的倍数，如2、8、16等。若某主板可以通过跳线开关对CPU外频和倍率做133MHz16的选择，则该主板可以支持的最高CPU主频为2.0GHz。 (3) 前端总线 前端总线（Front Side Bus，FSB）是CPU跟外界沟通的唯一通道，处理器必须通过它才能获得数据，也只能通过它将运算结果传送到其他相应的设备。前端总线的速度越快，CPU的数据传输就越迅速。前端总线的速度主要由前端总线的频率来衡量，前端总线的频率有两个概念：一是总线的物理工作频率（即通常所说的外频），二是有效工作频率（即通常所说的FSB频率），它直接决定了前端总线的数据传输速度。由于Intel、AMD公司采用了不同的技术，所以他们的产品FSB频率跟外频的关系有所区别。Intel处理器的两者关系是：FSB频率=外频4；而AMD处理器的两者关系是：FSB频率=外频2。例如：P4 2.8C的FSB频率是800MHz，由公式可知该型号的外频是200MHz；又如Barton核心的Athlon XP2500+的外频是166MHz，根据公式可知它的FSB频率是333MHz。目前Pentium 4处理器的前端总线频率已达800MHz，而AMD处理器的最高FSB频率则为400MHz。 (4) 架构 CPU的内部设计和结构决定了它的性能和每个时钟周期内所完成的工作。如果要和自行车联系起来，就相当于车轮转一圈做了多少功，当然车轮直径越大，转一圈做的功就越多。如 采用Willamette内核、 0.18m工艺的Celeron（赛扬），频率为1.8GHz，而采用 Northwood内核、 0.13m工艺的Celeron运行频率在2.0GHz以上，并且功耗、工作电压更低，核心面积变小，成本也大幅降低。 (5) 流水线 CPU的流水线指处理器内核中运算器的设计。这好比现实生活中工厂的生产流水线。处理器的流水线结构就是把一个复杂的运算分解成很多个简单的基本运算，然后由专门设计好的单元完成运算。CPU流水线长度越长，运算工作就越简单，处理器的工作频率也就越高，不过CPU的效能却越差，所以说流水线长度并不是越长越好。由于CPU的流水线长度很大程度上决定了CPU所能达到的最高频率，所以现在Intel为了提高CPU的频率，设计了超长的流水线。比如Willamette和Northwood核心的流水线长度是20工位，而新上市的Prescott核心的P4为30工位。AMD的Clawhammer核心的流水线长度为11工位。 (6) 执行速度 CPU的执行速度指每秒钟能够执行的指令数，单位为MIPS（Million Instruction Per Second，每秒百万指令）。它不仅取决于主频，而且取决于CPU处理指令的逻辑结构，计算公式为 MIPS Fz IPC 式中：Fz为主频，IPC为每个时钟周期平均执行的指令数。以前CPU处理一条指令需要几个时钟周期，现在采用了超标量结构等技术，一个时钟周期就可以处理几条指令。例如Pentium450MHz处理器的ICP为2，则它的指令执行速度为900MIPS。看起来指令执行速度是一种衡量处理器性能的理想方法，但实际上，CPU的指令有很多，执行不同指令所花费的时间也各不相同，并且指令使用的概率也不一样，所以执行速度也不能完全反映处理器的真实性能，这一点要注意理解。 (7) 整数和浮点性能 整数运算和浮点运算是有区别的，整数运算由ALU实现，而浮点运算由FPU（Floating Point Unit，浮点处理器）实现。浮点运算主要应用于图形软件、游戏等程序处理，某些整数性能相似的处理器在进行浮点运算时，表现却大相径庭，在选用CPU时应注意这些差别。 (8) Cache 在CPU的所有操作中，访问内存是最频繁的操作。一般的微型计算机内存由MOS型动态RAM构成，其工作速度比CPU慢，加上CPU的所有访问都要通过总线这个瓶颈，所以缩短存储器的访问时间是提高计算机速度的关键。在实际使用中，通常采用在CPU和内存之间插入高速缓冲存储器（Cache）的方法来提高计算机的速度。 当CPU读取指令或数据时，首先访问Cache。若有关信息已在Cache中，称为读命中，可直接从Cache中取用。若没有命中，则从主存中取出，同时取出与该指令或数据地址相邻的若干单元内容写入Cache。由于局部访问原理的存在，当CPU下次访问Cache时，就会命中。从80486芯片起，采用了LRU（最近最小使用）算法自动更新Cache，将最近使用过的指令和数据保留，而长期未用的被自动替换，大大提高了命中率。 当CPU向Cache写入数据时，有以下几种方法： 遍写。 在CPU访问命中时，将数据同时写入Cache和主存，这为多个处理器共用一个主存时的数据共享提供了方便。 回写。 在CPU访问命中时，将数据只写入Cache，在规定的时间才将数据写入主存。Pentium机多采用这种方式，优点是方便CPU调度更改，减少不必要的操作。 写未命中时，直接写主存。 Cache分位于CPU内的内部Cache（又称全速Cache）和位于CPU外的外部Cache（安装在主板上）两种。内部Cache又分L1Cache（一级缓存）、L2Cache（二级缓存）。 目前，L1Cache有32KB、64KB、128KB三个档次，而L2Cache有128KB、256KB、 512KB、1MB四个档次。通常相同主频下，Cache容量越大，CPU性能越好。习惯上，外部Cache也称为L2Cache，应注意区分这两个L2Cache。 (9) 指令系统 CPU是靠执行指令来计算和控制系统的，每种CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令系统功能的强弱是CPU的重要指标。Intel的MMX、SSE，AMD的3DNOW!等都是新增的特殊指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形图像和Internet等处理能力。 (10) CPU内核和I/O工作电压CPU一般都采用双电压供电，CPU内核用低电压，I/O电路用较高电压（约3V）。CPU内核工作电压越低，表示CPU制造工艺越先进，运行时功率损耗越小。 (11) 超线程技术 超线程技术（Hyper-Threading，简写为HT）是Intel针对Pentium 4指令效能比较低这个问题而开发的。超线程是一种同步多线程执行技术，采用此技术的CPU内部集成了两个逻辑处理器单元，相当于两个处理器实体，可以同时处理两个独立的线程。通俗一点说就是能把一个CPU虚拟成两个，相当于两个CPU同时运作，超线程实际上就是让单个CPU能作为两个CPU使用，从而达到了加快运算速度的目的。 3. 主流CPU简介 CPU的主流产品有Intel的Pentium 4系列、Celeron系列，AMD的Athlon XP系列、Duron系列、Athlon 64系列。其他的产品还有我国台湾VIA（威盛）的C3、Eden N低能耗处理器和大陆的龙芯二号、方舟二号等。由于CPU选择的核心、主频、一级缓存大小、二级缓存大小等不同，即使同一系列CPU其性能也相差很大。 (1) Pentium 4系列 目前，主流Pentium 4处理器均为Socket 478接口，478针脚。就核心而言有Northwood和Prescott，就前端总线频率而言有400MHz、533MHz和800MHz，它们之间的差异可从频率标注后面的字母来识别。 Intel推出Northwood核心Pentium 4处理器时，采用400MHz FSB，起始频率为1.6GHz，包括1.6GHz、1.8GHz、2.0GHz、2.2GHz、2.4GHz、2.5GHz、2.6GHz共七种频率。其特点是采用0.13m制造工艺，二级缓存512KB，用字母“A”区分早期同频产品，如1.8AGHz等。很快Intel针对Northwood核心的Pentium 4处理器进行了升级，将其前端总线频率由400MHz升级至533MHz，如图1.3（a）所示。新推出的处理器用字母“B”区别于其他产品，如2.4BGHz。此后，Intel又推出支持超线程技术及800MHz FSB的Pentium 4处理器，如图1.3（b）所示，用字母“C”与其他产品相区分。 （a）533MHz FSB （b）800MHz FSB 图1.3 Northwood核心的Pentium 4处理器 Intel推出Prescott核心处理器后，用字母“E”对同频处理器加以区分，如图1.4所示。Prescott核心的处理器仍支持超线程技术和800MHz FSB，但采用了更先进的0.09m制造工艺，二级缓存也增加至1MB。最初的Prescott核心Pentium 4处理器包括2.8 GHz 、3 GHz、 3.2 GHz和 3.4 GHz四种频率的产品，分别命名为Pentium 4 2.8 EGHz 、Pentium 4 3 EGHz、 Pentium 4 3.2 EGHz和 Pentium 4 3.4 EGHz。 图1.4 Prescott核心的Pentium 4处理器 Prescott核心的Pentium 4从3.6GHz开始将采用新的Socket 775接口，775针脚，采用栅格阵列(Land Grid Array，LGA)封装，如图1.5（a）所示。其特征是没有了以往的针脚，只有一个个整齐排列的金属圆点，故此CPU并不能利用针脚固定接触，而是需要一个安装架固定，使CPU可以正确压在Socket露出来的具弹性的触点上如图1.5（b）所示。 （a） Socket 775 CPU (b) Socket 775 插座 图1.5 Socket 775架构 (2) Celeron系列 Celeron系列主要针对低端市场。Celeron III采用Socket 370接口，370针脚。Celeron IV采用Socket 478接口，478针脚。就核心而言：Celeron III为tualatin核心，256KB二级缓存，采用0.18m制造工艺的最高主频可达 1.1GHz，而采用0.13m 制造工艺的最高主频可达1.4GHz。Celeron IV有Willamette核心和Northwood核心，如图1.6（a）所示。Willamette核心的Celeron制造工艺为0.18m，常见的频率有1.7GHz和1.8GHz，L2为128K，性能一般。Northwood核心的Celeron制造工艺为0.13m，基本上采用P4架构，只是把L2缩减到128K，由于L2的主要功能是作为后备数据和指令存储，其容量的大小对处理器的性能影响很大，因此性能远落后于同频率的P4系列，常见的频率有2.0GHz2.6GHz。最近又推出了采用Prescott核心的Celeron D，主频从2.53 GHz至3.2GHz，FSB频率由400MHz提升至533MHz， L2 Cache亦提升了一倍达至256KB，其外包装如图1.6（b）所示。不过，目前大多仍选用Celeron IV。 （a）Northwood核心 （b）Prescott核心的Celeron D 图1.6 Celeron处理器 Intel从今年五月起将逐步采用新的处理器命名法，如图1.7所示。新的命名方法主要由处理器家族和处理器号组成。其中处理器号的最前一位代表在该处理器的特性，特性越多数值越大。后两位数字反映了处理器的运算速度。台式机处理器家族 型号 英特尔 奔腾 4 处理器 5XX 英特尔 赛扬 D 处理器 3XX 移动式处理器家族 型号 英特尔 奔腾 M 处理器（包括低电压版和超低电压版）7XX 移动式英特尔 奔腾 4处理器 5XX 英特尔 赛扬 M 处理器（包括超低电压版） 3XX 图1.7 Intel 处理器新命名法 (3) Athlon XP系列 Athlon XP采用 Socket A 接口，462针脚。就核心而言有Thoroughbred核心、Barton核心和Throton核心。Thoroughbred核心又分为Thoroughbred-AO(简称TB-AO)和Thoroughbred-BO（简称TB-BO）。 Thoroughbred-AO核心的Athlon XP采用0.13m的制造工艺，256K的L2。该系列处理器的性能不错，价格也比较便宜，不过相对它的继承者Thoroughbred-BO核心的Athlon XP来说，超频能力一般。所以在价格差不多的情况下，一般人都会选择TB-BO核心的Athlon XP。现在市面上的TB-AO基本上被TB-BO核心的Athlon XP完全取代。TB-BO核心的Athlon XP，仍采用0.13m制造工艺，256K的L2，核心面积从TB-AO的80mm2增大到84mm2，如图1.8所示。常见的型号有1700+2600+，对应的频率为1.47 GHz2.13 GHz，大多采用266MHz的FSB，不过有部分高频版本也采用了333MHz的FSB。 Barton核心的Athlon XP是目前AMD的主流和中高端处理器，与TB-BO最大的不同就是L2容量增大一倍，由256K提高到512K，前端总线频率也由266 MHz提高到333MHz，部分高端型号的FSB频率达400MHz，这些都大大提高了处理器的性能。其核心面积比TB-BO核心稍长一点，如图1.9所示。功耗比TB-BO核心的 Athlon XP稍高，不过比P4 C系列的功耗要低不少。 图1.8 Thoroughbred-BO处理器 图1.9 BARTON处理器 Throton核心的Athlon XP外观与Barton核心的Athlon XP一样，其实就是用Barton核心的Athlon XP，屏蔽了256K二级缓存而变成了这个Throton核心的Athlon XP。只要有机会把那屏蔽了的256K L2重新打开， Throton核心的Athlon XP就变成拥有512K L2的Barton核心的Athlon XP 。 (4) Duron系列 Duron系列是AMD的低端处理器，采用Socket A 接口，462针脚，用真实频率标注主频。就核心而言有Morgan 核心和Appelbred核心。Morgan 核心的Duron采用0.18m制造工艺，64K二级缓存（L2），前端总线频率200MHz，常见的频率有1.1GHz、1.3 GHz，如图1.10（a）所示。Appelbred核心的Duron二级缓存（ L2）仍为64K，但采用了 0.13m的制造工艺，前端总线频率由200MHz提升到266MHz，常见的频率有1.4GHz1.8GHz，如图1.10（b）所示。 （a） Morgan 核心 （b）Appelbred核心 图1.10 Duron处理器 (5) Athlon 64/FX系列 Athlon 64/FX处理器是全球首款64位针对桌面PC处理器，采用基于X-86指令体系的64位架构，可提供良好的向下兼容性，即支持32Bit。Athlon 64基于ClawHammer核心，采用0.13m制造工艺，Socket754接口，754针脚设计，1MB二级缓存，如图1.11（a）所示。Athlon 64除支持64位计算外，还把内存控制器（MCT）整合到了处理器的内部，使数据传输方式由传统的“处理器前端总线北桥芯片内部的内存控制器物理内存”变为“处理器处理器内部的内存控制器物理内存”。支持单通道的DDR SDRAM内存，Hyper-Transport总线连接技术，可实现AGP 8等功能。Athlon 64 FX 与Athlon 64的区别是采用了Socket 940接口，940针脚设计，如图1.11（b）所示，支持双通道 DDR 内存，但必须使用 Registerd DDR服务器专用内存。 （a） Athlon 64 （b）Athlon 64 FX 图1.11 Athlon 64/FX处理器 为方便使用，Athlon 64 与 Athlon 64 FX将统一采用Socket 939接口，939针脚设计。基于Newcastle核心，0.13m的制造工艺，支持双通道普通的Unbuffered DDR 400内存，但L2为512KB，如图1.12所示。 （a）Socket754 （b）Socket939 图1.12 Socket939接口 (6) 其他产品 VIA C3。 威盛（VIA）公司收购Cyrix后，一直想在CPU市场争夺一席之地，其第一款CPU命名为VIA Cyrix，又称VIA C3，如图1.13所示。VIA C3的最大特点就是价格低廉，性能实用，具有很小的功耗和发热量，常用于笔记本电脑和移动PC中，如清华紫光S200。VIA C3的主频已达到1 GHz，内置全速128KB一级缓存L1及64KB的二级缓存L2。可支持100 MHz、133 MHz前端总线，支持MMX、3DNOW！等多媒体指令集。 图1.13 VIA C3处理器 最近，VIA推出的基于Nehemiah核心、CoolStream架构的Eden ESP处理器，如图1.14所示。该处理器具有PadLock数据加密引擎和增强的数字媒体性能，适用于娱乐、通信、商业和工业等方面。VIA Eden ESP处理器具有高性能和低功耗的特点，适用于下一代无风扇设计。如Eden ESP 733MHz处理器在全速执行时最高消耗功率为6W，而1 GHz的处理器则仅为7W。 图1.14 Eden ESP7000处理器 龙芯二号。 龙芯二号（Godson-2）是具有自主知识产权的国产处理器，如图1.15（a）所示。其运行频率为500MHz，兼容MIPS指令集，并兼容龙芯一号产品（如图1.15（b）所示）。龙芯二号处理器主要应用于嵌入式领域，采用super-scaler架构、0.18m制造工艺。目前，龙芯二号芯片主要由台湾的厂商负责生产，上海也承担一部分任务。 （a）Godson-2 （b）Godson-1 1.15 龙芯处理器 在实际使用中选用CPU时，可首先从产品本身入手，观察包装盒、处理器表面散热盖上标注的信息；其次可利用相关的测试软件。如用CPU-Z软件可测出处理器采用何种核心、倍频数、缓存容量等，如图1.16所示，借此可判断CPU的性能，帮助正确选用。 图1.16 测试软件 1.1.2 主板 主板（mainboard）是电脑中最大的一块多层印刷电路板。它由几层树脂材料粘合在一起，内部采用铜箔走线。主板一般有四层，最上和最下的两层是信号层，中间两层是接地层和电源层。将接地层、电源层放在中间，可容易地对信号线做出修正。一块好的主板可达到六层，有三个或四个信号层、一个接地层以及一个或两个电源层，以提供足够的电力供应。主板是计算机系统的核心部件，融高科技、高工艺为一体，上面布满了各种插槽（可连接声卡/显卡/MODEM等）、接口（可连接鼠标/键盘等）和电子元件，它们都有自己的职责，并把各种周边设备紧紧地连接在一起。主板的性能好坏对计算机的总体指标将产生举足轻重的影响。 1. 主板的组成 市场上主板虽然品牌繁多，布局各异，但基本上都采用ATX主板结构，具有相同的基本组成。一个典型的主板系统设计方案如图1.17所示，主要包括CPU插座、芯片组、插槽、插座等。 (1) CPU插座 目前，CPU均通过采用ZIF(Zero Insert Force)标准的插座安装在主板上，不同架构的CPU要选用不同接口的插座。如Pentium 4采用Socket 478，而 Prescott核心的Pentium 4从3.6GHz开始采用Socket 775。Athlon XP采用Socket A，Athlon 64采用Socket 754，Athlon 64 FX-53则采用Socket 940（或Socket 939）。在实际使用中，CPU与主板上插座搭配是否正确，是计算机能否正常工作的关键之一。图1.18所示为Socket 478插座。 图1.17 主板系统 图1.18 Socket478插座 (2) 芯片组 芯片组（Chipset）是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。在结构类型上可分为传统的“南、北桥型”和新型的“中心控制型”两种。其中：南、北桥型由负责与CPU联系并控制内存、AGP、PCI数据传输的北桥和负责I/O接口、IDE设备控制等的南桥组成芯片组；中心控制型由MCH（Memory Controller Hub即内存控制器中心）、ICH（I/O Controller Hub即输入/输出控制器中心）和FWH（Firmware Hub即硬件控制中心）组成芯片组。 (3) BIOS BIOS（Basic-Input-&-Output-System基本输入/输出系统）直译的中文名称是“基本输入输出系统”。它的全称应该是ROM-BIOS，意思是只读存储器基本输入输出系统。其实，它是固化在主板上一个ROM芯片内的一组程序，保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。 随着技术的不断进步，BIOS将被EFI代替。EFI的全称是Extensible Firmware Interface，实际上就是一个小型的操作系统，定位在硬件和操作系统之间。EFI不仅具有目前BIOS同样的功能，同时还具有一个支持鼠标的完全图形化界面。通过EFI，用户可以直接刷新BIOS，可以直接接入TCP/IP网络，可以脱离操作系统进行磁盘分区、格式化的操作。目前，EFI技术已经在Itanium系统上开始应用。 (4) CMOS CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）是电脑主板上的一块可读写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。现在的厂商把CMOS设置程序做到了BIOS芯片中，当开机时可按特定键进入CMOS设置程序对系统进行设置。所以又被叫做BIOS设置。 (5) 内存条插槽 内存插槽的主要作用是安装内存条，插槽的线数和内存条的引脚一一对应。目前，常用的内存插槽采用DIMM（Dual-Inline-Menory-Modules）结构，正反两面的线路设计是分开的，各自拥有独立的线路。SDRAM内存插槽为168线；DDR内存插槽为184线；DDR2内存插槽为240线。 (6) PCI插槽 PCI总线(Peripheral Component Interconnect外部设备互连)属于局部总线，具有133MB/s（32位总线）的数据传输率及很强的带负载能力，可支持10台外设。目前，声卡、网卡等扩展设备大多采用这种总线接口插座。主板上PCI插槽一般为白色。 (7) AGP插槽 AGP（Accelerated-Graphics-Port加速图形端口）是为提高视频带宽而设计的总线接口。它将显示卡与主板的芯片组直接相连，进行点对点传输。但它并不是正规总线，只能和AGP显卡相连，不具备通用和扩展性。目前，常用的规范有AGP 4、AGP 8等。工作频率为266MHz时，AGP 4的总线传输率为1.06GB/s。而工作频率为400MHz时，AGP 8的总线传输率可达3.2GB/s。主板上AGP插槽一般为褐色。 随着对传输率要求进一步提高，显卡将主要以PCI Express 16接口为主，ATI已经推出了相应的产品。在PCI Express 16接口上，显卡可以达到8GB/s的传输率。 (8) IDE接口插座 IDE (Integrated Device Electronics，集成设备电子部件)是一种磁盘驱动器的接口类型（又称ATA接口），现已作为一种接口标准被广泛的应用。主板上有两个IDE接口插座，每个IDE接口可连接主（Master）从（Slave）两个IDE接口设备。其控制线和数据线合用一根40芯的扁平电缆与接口卡连接，连接时应注意电缆的红色线要对准插座的1号针。在实际使用中，通常用第一个IDE1（Primary IDE）连接硬盘，用第二个IDE2（Secondary IDE）连接光盘驱动器。目前，IDE接口的数据传输率为133MB/s（ATA133）。另外，IDE接口功能还可以通过BIOS设置来屏蔽。 (9) 软盘驱动器接口插座 主板上的软盘驱动器接口一般为34针双排针插座，标注为Floppy或FDD。为方便用户正确地插入电缆插头，常把未使用的第5针取消，形成不对称的33针软驱接口插座。连接时，应注意电缆的红色线要对准插座的1号针。随着U盘的普及，软驱将逐步退出使用。 (10) 通信接口插座 通信接口插座通常安装在主板后沿，如图1.19所示。它们的作用是将外部设备与系统连接起来，并进行数据交换。 图1.19 通信接口插座 键盘、鼠标插座。 键盘、鼠标大多采用PS/2型6针微型DIN接口插座，连接时应注意插头与插座的颜色要一致，一般键盘为紫色，鼠标为绿色。随着USB的普及，PS/2将逐步淡出主流应用。 串行口插座。 串行口（Serial Port）又称通信口（COM Port），是所有PC机都具备的I/O接口，一般为青绿色。一台PC机通常有两个串行口，分别标为COM1、COM2。串行口采用9针D型插头插座，有的主板还在插座的四周加上围栏，围栏一边有缺口，与串行口电缆插头上的凸出部位对应，以此确定插入的方向。 并行口插座。 并行口（Parallel Port）主要连接打印机，又称打印口（LPT、PRN），一般为暗红色。并行口通常采用25针D型插头插座。目前，USB口的打印机使用越来越多，并行口也将会退出使用。 RJ45网线接口插座。 新型主板往往整合了以太网控制器，RJ45网线接口插座用于网络连接。 USB接口插座。 USB(Universal Serial Bus通用串行总线)接口是计算机系统连接外围设备(如键盘、鼠标、打印机等)的输入/输出接口标准，一般为黑色，由IBM、INTEL、NEC等著名厂商联合制定。它由两根数据线，一根5V电源线及一根地线组成，支持热插拔，即开机带电就可以拔去或插上外设，并且新接入外设立即可以识别和驱动。目前，常用的规范有USB1.1、USB2.0。使用USB设备需要USB设备驱动程序，它可以由USB设备制造商提供，也可以由操作系统自带。在Windows XP系统中，可以直接使用USB设备；在Windows 98系统中，则要通过“添加新硬件”安装USB设备驱动程序后才能使用。 模拟音效接口插座。 模拟音效接口插座主要用于5.1声道模拟音频输出。其中：音频Line In一般为浅蓝色，音频Line Out一般为青柠色，麦克风一般为粉红色。 (13) 主板电源插座。 主板电源插座是一个20针的插座，如图1.20所示。其作用是连接电源，提供主板所需的5V、12V直流电压及其他电源控制信号。其中，8脚为电源正常信号PG（Power Good）， 14脚为电源软开关PS-ON（Soft On/Off）。 图1.20 ATX主板的电源插座 (14) 其他插座 除上述插座外，主板上还有散热风扇插座、机箱前面板连接插座等辅助插座，安装时应注意它们的区别。 2. 芯片组 芯片组与CPU一起决定着计算机系统的基本性能和功能，换句话说，芯片组决定了主板支持什么和不支持什么。选择主板时首先要了解芯片组。硬件维修时更需要了解芯片组，否则更换新部件就会出现盲目性，往往带来无法配合的错误。芯片组的生产厂家较多，产品种类也很丰富，但基本上都是围绕支持Intel和AMD的CPU进行开发。目前，主流芯片组厂家有Intel、VIA、SiS(矽统)和nVIDIA。 (1) 支持Intel CPU的芯片组 Intel芯片组。 Intel为自己CPU推出的芯片组有：支持Socket478架构的845E、848P、865PE、875P和支持Socket 775架构的925X、915系列等。 845E芯片组支持533/400MHz FSB，支持超线程技术，支持DDR333/266/200内存。与ICH4南桥搭配能够直接支持USB 2.0，可提供AGP4、USB2.0、PCI、DIMM、IDE等接口。 848P芯片组将对FSB的支持提高到800MHz，与845EP相比增加支持DDR400内存、AGP8接口。 865PE和875P分别针对中端和高端应用。在上述芯片组基础上增加了对双通道DDR400的支持，使带宽扩大了一倍，达到6.4GB/s，与800MHz前端总线CPU每秒6.4 GB的带宽完全匹配。不过，双通道内存的使用要求比较严格，必须使用相同的容量、相同的内存模组、相同的内存颗粒类型和颗粒数。同时，内存在主板上安装时也必须对称，即A通道第一插槽搭配B通道第一插槽，或A通道第二插槽搭配B通道第二插槽。该芯片组与ICH5和ICH5R搭配，可添加对SATA和SATA RAID的支持。 925X和915系列芯片组是为支持新一代LGA 775封装的处理器而推出的，如图1.21（a）所示。该芯片组首次提供对PCI Express总线和DDR2内存等新技术的支持，配合IHC6系列南桥可提供众多革命性的功能，如HD Audio等。ICH6系列南桥芯片共有ICH6（FW82801FB）、ICH6R（FW82801FR）、ICH6W（FW82801FW）、ICH6RW（FW82801FRW）四种，常见的是ICH6和ICH6R。四种ICH6均支持8个USB2.0接口和4个Serial ATA 150接口，也保留了对PATA的支持，不过只能有一个Ultra ATA100接口。ICH6R具有ICH6所没有的Matrix Storage技术，能够组建Matrix Raid磁盘阵列；ICH6W具有Intel的Wireless Connect技术，在ICH6的基础上增加了802.11b/g无线网络模块；而ICH6RW则同时具备Matrix Storage技术和Wireless Connect技术。基于925X的主板如图1.21（b）所示。 （a）925X芯片组 (b) 925X主板 图1.21 Intel平台 Intel 芯片组及主板 VIA芯片组。 目前，威盛支持Socket 478架构的芯片组主要是PT880，支持FSB 800MHz/533MHz/400MHz，并为前端总线做了充分的优化，也能够非常好的支持Intel Hyper Threading技术，如图1.22（a）。对于VIA来说，其芯片很强调互联和数字媒体的体验，PT880支持AGP 8总线和VIA Viny l多声道音频解决方案，它可以实现板载的5.1声道音效。PT880芯片组采用了VT8237南桥，南北桥之间的带宽达到533MB/s，支持两个双向高性能的Serial ATA接口、150MB/s的数据传输率，可以通过S