第1-3章概述、CPU、主板.ppt

计算机组装与维护魏立东 河北经贸大学信息技术学院 第一章概述第二章CPU第三章主板第四章概述第五章外部存储设备第六章显示器第七章其他外部设备第八章计算机组装第九章计算机调试 内容提要 第一章概述 第一章概述 1 1计算机系统的组成1 2计算机组装流程 1 1计算机系统的组成 硬件系统主机 CPU 主板 内存 芯片组 外部设备 存储器 输入输出设备 机箱 软件系统系统软件应用软件 1 2计算机组装流程 选购计算机配件 设置主板跳线 免跳线主板除外 将主板板放置于绝缘泡沫垫上 向主板上安装CPU 内存条 CPU风扇等 将主板装入机箱 拧紧主板固定镙丝 接插主板电源线 安装显卡 声卡 内制式Modem等 安装面板跳线 设置BIOS 拷机 第二章CPU 第二章CPU 1 概况 2 CPU发展史3 CPU的主要生产厂商和品牌 4 CPU性能指标5 主流CPU及选购 1 概况 CPU CentralProcessingUnit 中央处理器CPU是计算机的心脏 包括运算部件和控制部件 是完成各种运算和控制的核心 也是决定计算机性能的最重要的部件 主要的参数主频和位数 计算机的CPU的型号实际上代表着计算机的的基本性能水平 2 CPU发展史 8086CPU是16位的处理器1979年 Intel公司推出准16位8088处理器 内部数据总线16位 外部数据总线8位 内含29000个晶体管 时钟频率4 77MHz 地址总线20位 寻址范围1MB 80286CPU 16位的处理器 1982年推出 内含13 4万个晶体管 时钟频率由最初的6MHz提高到20MHz 内部和外部数据总线皆为16位 地址总线为24位 寻址范围达16MB 2 CPU发展史 续 80386CPU 32位处理器 1985年推出 内含27 5万个晶体管 最初的时钟频率为12 5MHz 80386的内部和外部数据总线都是32位 地址总线也是32位 寻址范围达4GB 2 CPU发展史 续 80486CPU 1985年推出 集成了120万个晶体管 时钟频率从开始25MHz提高到33MHz 50MHz 66MHz 首次将数学协处理器和一个8KB的高速缓存集成到微处理器芯片内 并采用RISC技术 可以在一个时钟周期内执行一条指令 2 CPU发展史 续 Pentium 1993年Intel公司推出Pentium处理器 内含310万个晶体管 时钟频率由最初的60MHz提高到200MHz 2 CPU发展史 续 PentiumPRO 1996年Intel公司推出PentiumPRO处理器 内含550万个晶体管 内部时钟频率为133MHz 一级缓存为16KB 有一个256KB的二级缓存 2 CPU发展史 续 PentiumMMX 1996年底Intel公司推出PentiumMMX 即内设多媒体扩展指令集 MultiMediaExtensions 其一级缓存为32KB 含二级缓存 2 CPU发展史 续 Pentium 1997年5月Intel公司推出Pentium 集成有750万个晶体管 主频有233 266 300 333MHz 2 CPU发展史 续 赛扬 celeron 32位处理器 1998年推出高性价比CPU Celeron Celeron的二级缓存及相关电路被抽离 图形运算功能和运行速度受影响 2 CPU发展史 续 PentiumIII 32位处理器 1999年初Intel公司推出PentiumIII 主频有450 500MHz 增加了SSE多媒体指令集 2 CPU发展史 续 P4 32位的处理器 2000年11月 Intel公司发布了P4 400MHz的前端总线 100 x4 SSE2指令集 256KB 512KB的二级缓存 全新的超管线技术以及NetBurst架构 初始主频为1 3GHz 2 CPU发展史 续 64位处理器 IntelPrescott Prescott对AMD的Athlon64 2 CPU发展史 续 Prescott处理器核心 Prescott使用0 09微米工艺制程 10 11mm芯片内包含3 3亿个晶体管 是P4的7倍 L2缓存达8MB 头发丝的直径是60微米 90纳米工艺即其线径为0 09微米 这是头发丝直径的1 666 67 65纳米是头发丝直径的1 920 2 CPU发展史 续 Athlon64X2 双内核桌面处理器 64位处理器 Athlon64X2采用了939针封装 双内核处理器 如可以在后台运行杀毒程序而丝毫不影响系统性能 2 CPU发展史 续 PentiumD处理器 研制90纳米 4GHzPrescottCPU时 暴露出高功耗的危机 继续沿单CPU 高主频的道路研发极为困难 为此 Intel停止了4GHzCPU的开发 与AMD一道把目光放到双核心 以及多核心处理器的开发上 PentiumD的D有三层含义 Double 双核 Desktop 桌面 Fourth 第四 P4 2005年第2季度 Intel公司推出第一款双内核PC机处理器PentiumD 取代Pentium4 处理器命名为Smithfield PentiumD8系列采用90nm制程 LGA775封装 800MHzFSB 两个核心各配备有1M的L2 支持EM64T Vanderpool XDBit和EIST EnhancedIntelSpeedstepTechnology 省电技术 2 CPU发展史 续 PentiumD处理器 核心代号为Smithfield的台式机处理器 Intel的双核心构架像一个双CPU平台 PentiumD处理器沿用Prescott架构及90nm生产工艺 PentiumD内核由两个独立的Prescott核心组成 每个核心拥有独立的1MBL2缓存及执行单元 两个核心共拥有2MB缓存 由于两个核心都拥有各自独立的缓存 必须保正每个二级缓存中的信息完全一致 否则就会出现运算错误 为了解决这一问题 Intel将两个核心之间的协调工作交给外部的北桥 MCH 芯片 2 CPU发展史 续 3 CPU的主要生产厂商和品牌 主要生产厂商英特尔 Intel AMD VIA Cyrix 当前主流和主要产品 Intel系列 高端产品PentiumD8XX 9XX系列 双核 LGA775 64位处理器 如 PentiumD930 工作频率3GHz FSB800MHz 中端产品Pentium46XX 5XX系列 LGA775 64位处理器如 最高产品Pentium4630 工作频率3GHz FSB6XX系列800MHz5XX系列533MHz低端产品CeleronD3XX LGA775 64位处理器如 最高产品Celeron356D 工作频率3 33GHz FSB533MHz 3 CPU的主要生产厂商和品牌 续 其他产品Celeron4 478pin 32位处理器移动产品讯驰系列PentiumM32位处理器服务器产品至强 Xeon 处理器64位处理器Conroe 酷睿 系列64位处理器AMD系列 Athlon64 2双核系列 FX系列64位处理器Athlon64 24800 FX 60 工作频率2 4GHz FSB1GHz 3 CPU的主要生产厂商和品牌 续 Athlon64 939pin 754pin 速龙 64位处理器Athlon3500 工作频率2 2GHz FSB 1GHz 800MHzSempron 闪龙 754pin 64位处理器Sempron3000 工作频率1 8GHz FSB800MHz移动产品Turion 炫龙 754pin 64位处理器服务器产品Opteron 皓龙 940pin 64位处理器全系列速龙 闪龙 AM2接口 64位处理器 3 CPU的主要生产厂商和品牌 续 4 CPU性能指标 1 主频CPU主频也叫时钟频率 是CPU内核 整数和浮点运算器 电路的实际运行频率 英文全拼为CPUClockSpeed 时钟频率的单位是MHz 兆赫 2 CPU的字长计算机技术中对CPU在单位时间内 同一时间 能一次处理的二进制数的位数称为字长 4 CPU性能指标 续 3 前端总线前端总线的英文名字是FrontSideBus 通常用FSB表示 是将CPU连接到北桥芯片的总线 计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的 目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz 333MHz 400MHz 533MHz 800MHz几种 前端总线频率越大 代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大 更能充分发挥出CPU的功能 4 CPU性能指标 续 4 外频外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率 单位是MHz 兆赫兹 外频与前端总线 FSB 频率很容易被混为一谈 前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度 更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度 也可这样认为 前端总线的频率有两个概念 一就是总线的物理工作频率 即我们所说的外频 二就是有效工作频率 即我们所说的FSB频率 它直接决定了前端总线的数据传输速度 INTEL处理器的两者的关系是 FSB频率 外频X4 而AMD的就是 FSB频率 外频X2 注意 以上AMD芯片是以K7为例 K8由于内置有内存控制器 原来是在北桥芯片中 所以没用前端总线频率的概念 取而代之是HyperTransport总线频率 4 CPU性能指标 续 5 倍频CPU的倍频 全称是倍频系数 CPU的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系 这个比值就是倍频系数 简称倍频 CPU主频的计算方式变为 主频 外频x倍频 也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数 当外频不变时 提高倍频 CPU主频也就越高 4 CPU性能指标 续 6 制作工艺通常我们所说的CPU的 制作工艺 指得是在生产CPU过程中 要进行加工各种电路和电子元件 制造导线连接各个元器件 通常其生产的精度以微米 长度单位 1微米等于千分之一毫米 来表示 未来有向纳米 1纳米等于千分之一微米 发展的趋势 精度越高 生产工艺越先进 芯片制造工艺在1995年以后 从0 5微米 0 35微米 0 25微米 0 18微米 0 13微米 0 09微米 而0 065微米 65纳米 的制造工艺将是下一代CPU的发展目标 4 CPU性能指标 续 7 二级缓存容量CPU缓存 CacheMemoney 位于CPU与内存之间的临时存储器 它的容量比内存小但交换速度快 这样整个内存储器 缓存 内存 就变成了既有缓存的高速度 又有内存的大容量的存储系统了 CPU产品中 一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间 二级缓存的容量则分为128KB 256KB 512KB 1MB 2MB等 一级缓存容量各产品之间相差不大 而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键 4 CPU性能指标 续 8 核心电压CPU的工作电压 SupplyVoltage 即CPU正常工作所需的电压 工作电压是指CPU正常工作时所需的电压 早期CPU的工作电压一般为5V 随着CPU主频的提高 CPU工作电压有逐步下降的趋势 以解决发热过高的问题 内核电压的高低主要取决于CPU的制造工艺 也就是上面所说的 0 18 m 或 0 13 m 等 4 CPU性能指标 续 9 接口类型是指CPU的引脚 目前主要的接口类型有Socket370 Socket423 Socket478 SocketA 754 939 SocketT等 4 CPU性能指标 续 10 封装方式所谓 封装 说简单些就是将CPU套上外衣 这样就能保证CPU核心与空气隔离开来 避免尘埃的侵害 好的封装设计还有助于CPU芯片散热 并很好地让CPU与主板连接 4 CPU性能指标 续 11 64位技术这里的64位技术是相对于32位而言的 这个位数指的是CPUGPRs General PurposeRegisters 通用寄存器 的数据宽度为64位 64位指令集就是运行64位数据的指令 也就是说处理器一次可以运行64bit数据 目前主流CPU使用的64位技术主要有AMD公司的AMD64位技术 Intel公司的EM64T技术 4 CPU性能指标 续 14 SSE和SSE2SSE是英语 因特网数据流单指令序列扩展 internetStreamingSIMDExtensions 的缩写 它是Intel公司首次应用于Pentium 中的 不但涵括了原MMX和3DNow 指令集中的所有功能 而且特别加强了SIMD浮点处理能力 15 3DNow 和3DNow 增强版AMD公司开发的多媒体扩展指令集 针对MMX指令集没有加强浮点处理能力的弱点 重点提高了AMD公司K6系列CPU对3D图形的处理能力 5 主流CPU及选购 Intel系列 6 主流CPU及选购 AMD系列 第三章主板 第三章主板 3 1概况3 2主板的组成及其性能指标3 3主板分类3 4主板芯片组及其性能介绍 3 1概况 如果把CPU比喻为整个电脑系统的心脏 那么主板就是整个身体的躯干 一台电脑能否稳定的运行 很大程度上取决于主板的稳定性和工艺品质 主要的主板生产厂商 华硕 Asus 微星 MSI 技嘉 Gigabyte 精英 ECS 升技 Abit 磐正 Epox 钻石 DFI 华擎 ASRock 映泰 BIOStar 联想科迪亚 QDI 富士康丽台 FOXCONN 硕泰克 Soltek 青云 Albatron 昂达 ONDATA 梅捷 SOYO 等 3 2主板的组成及其性能指标 1 BIOS 基本输入输出系统 是电脑启动的必须部件 BIOS型号或设置不正确会引起电脑无法正常启动等故障 曾经的CIH病毒就是因为破坏了BIOS而使电脑彻底瘫痪 为此各主板厂商纷纷提出了各自的防范措施 如 DualBIOS TwinBIOS等双BIOS技术 现今使用最广泛的Award出品的BIOS部件 3 2主板的组成及其性能指标 续 2 时钟频率控制器 频率发生器 CPU外频的控制单元 如若发出的频率不稳定或误差较大 则会直接影响到CPU的主频大小和稳定性 3 CPU插槽 CPU的安身之处 不同厂商不同的CPU有各自的不同的插槽 Slot 或插座 Socket 主板上常见的插座类型见下节 3 2主板的组成及其性能指标 续 4 内存插槽 安插内存条的插槽 按照主板芯片组的不同 内存插槽的数量有2 4根不等 且有单通道和双通道的区别 而内存插槽也随内存类型的更换而有过多次的变更 主要有以下类型 72pinEDO内存插槽 168pinSDRAM内存插槽 184pinDDRSDRAM内存插槽和240pinDDRII内存插槽 3 2主板的组成及其性能指标 续 3 2主板的组成及其性能指标 续 5 供电部分和插槽 CPU供电部分随着CPU功耗的逐渐增大而变的越来越庞大 现今主流的CPU供电形式有2相 3相和4相供电 每相供电都包含1个线圈和2个MOS管 一般的相数越大CPU供电酒越稳定 主板电源插槽包括20pin或24pin的主板供电插槽 4pin或6pin的CPU供电插槽 Athlon64 Pentium4以上主板 和4pin辅助供电插槽 SLi以上主板 3 2主板的组成及其性能指标 续 6 南北桥芯片 即主板芯片组 通常有2块芯片组成 上北下南分为北桥芯片和南桥芯片 北桥芯片主要负责对CPU的类型和主频 内存的类型和最大容量 ISA PCI AGP插槽 ECC纠错等的支持 南桥芯片则提供对KBC 键盘控制器 RTC 实时时钟控制器 USB 通用串行总线 UltraDMA 33 66 100 133 EIDE SATA数据传输方式和ACPI 高级能源管理 等的支持 其中北桥芯片起着主导性的作用 也称为主桥 HostBridge 而由于AMDK8系列CPU已经整合了内存控制器 因此K8系列的部分低端芯片组被设计成单芯片形式 就没有了传统的南北桥之分 如 NF4 4X芯片组 3 2主板的组成及其性能指标 续 7 其他内部接口 一般的现今主流主板带有1根PCI E16X或AGP8X插槽 显卡 2 5根PCI插槽 声卡 网卡 Modem 电视卡 采集卡 扩展卡 1 2根PCI E1X插槽 2 6个SATA插槽 SATA硬盘 2个IDE插槽 IDE硬盘 光驱 1个软驱插槽 2 4个USB扩展插针 3 2主板的组成及其性能指标 续 8 外部接口 一般的带有2个PS 2接口 绿鼠标 紫键盘 1 2个COM串行接口 1个并行接口 1 2个网卡接口 RJ 45 2 4个USB接口 声卡接口 VGA接口 板载显卡 3 3主板分类 3 3 1按结构标准主板结构分为AT Baby AT ATX MicroATX NLX以及BTX等结构 3 3 2按CPU插坐分类不同类型的CPU具有不同的CPU插槽 因此选择CPU 就必须选择带有与之对应插槽类型的主板 主板CPU插槽类型不同 在插孔数 体积 形状都有变化 所以不能互相接插 目前主板上常见的CPU插座有 Socket775 AM2 Socket754 Socket939 Socket603 Socket604 Socket478 SocketA Socket423 Socket370 3 3主板分类 续 3 3 3按芯片组划分对于主板而言 板载的芯片组几乎决定了这块主板的功能 进而影响到整个电脑系统性能的发挥 可以说芯片组是主板的灵魂 主板芯片组的发展历程就是主板的发展史 按芯片组大致可分为 Intel芯片组 VIA芯片组 nVidia芯片组 SIS芯片组 ATI芯片组 ULI芯片组 AMD芯片组 3 3主板芯片组 3 3 1外围芯片组3 3 2Intel外围芯片组3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 3 3 1外围芯片组 早期的主板除了CPU之外 还有许多专门功能的集成电路 配合CPU构成整个系统 它们包括CPU复位 地址总线控制器 数据总线控制器 中断控制器 DMA控制器 定时器 时钟发生器 浮点运算接口 Cache控制器 各种I O总线和接口IC等 下面是一块IBM PC机主板 可以看到上面是由许多集成电路组成的 1 介绍 概述 IBM PC主板 随着系统的改进 性能不断提高 功能不断增强 CPU外围的各个专用IC便逐步集成到几个集成度更高的IC芯片中 我们把多功能的一组芯片称为CPU的外围芯片组 可见外围芯片组 Chipset 就是与对应的CPU相配合的一组系统控制集成电路 它们集成了早期主板上的几十片Intel专用集成电路的功能和不断增加的新功能 3 3 1外围芯片组 续 典型的芯片组是由南桥和北桥两个IC构成 北桥芯片连接着主机 CPU和内存等 南桥芯片连接着各种接口 驱动器 串并口和总线接口等 采用了芯片组的计算机系统 性能和功能大大增强 主板结构大大简化 可靠性大大提高 3 3 1外围芯片组 续 芯片组伴随着新的CPU推出 与CPU一起决定着计算机系统的基本性能和功能 选择主板时首先要了解它采用的是什么芯片组 下图是由Pentium 等CPU和VIAApolloPro133A外围芯片组构成的一个计算机系统 芯片组由VT82C694X北桥控制器和VT82C686A南桥控制器两个芯片组成 3 3 1外围芯片组 续 VIAApolloPro133A芯片组的系统结构 由于主板基本性能和功能是由芯片组决定的 换句话说芯片组决定了主板支持什么和不支持什么 所以了解常用芯片组的基本特点对于硬件维修是十分必要的 在维修更换部件和对系统进行升级前 首先要了解主板采用的芯片组 才能确定选购什么样的部件 如CPU 内存条 硬盘和主板等 才能与系统保留的原部件兼容 否则更换新部件就必然是盲目的 常常带来无法配合的错误 3 3 1外围芯片组 续 2 体系结构 3 3 1外围芯片组 续 North SouthBridge体系结构HUB体系结构 North SouthBridge体系结构 早期Intel芯片组采用North SouthBridge架构 外加超级SuperI O的芯片 构成整个主板系统 NorthBridge 连接了高速处理器总线 200 133 100 66MHz 与慢速AGP 66MHz 及PCI 33MHz 总线 SouthBridge 桥接PCI总线 33MHz 与更慢的ISA总线 8MHz 通常还包含2个IDE硬盘控制器接口 1个USB UniversalSerialBus 接口 3 3 1外围芯片组 续 HUB体系结构 8xx系列芯片使用HUB体系结构 NorthBridge芯片现在被叫做MemoryControllerHub MCH SouthBridge现在被称做I OControllerHub ICH 由一个特定的HUB接口进行连接 MemoryControllerHub MCH I OControllerHub ICH 3 3 1外围芯片组 续 HUB体系结构的优点 速度更快 HUB接口速率为266MB sec 是PCI输出的2倍 PCI负载减少 HUB接口独立于PCI总线 抢占芯片组和SuperI O的PCI总线带宽 从而提高了与PCI总线相连的其他设备的性能 主板布线减少 而PCI则至少需要路由64个信号 导致电磁接口 EMI 增加 信号衰落以及噪音增强 同时增加了主板制造成本 HUB接口设计十分经济 3 3 1外围芯片组 续 3 3 2Intel外围芯片组 续 1986年 ChipsandTechnologies公司引入了82C206的部件 这是一个集成了AT兼容系统中主板芯片的所有主要功能的单芯片 1994年开始 Intel牢牢地控制着芯片组市场 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel810 810E和810E2 Intel810是1999年4月推出 采用的全新的HUB体系结构 由GMCH以及ICH组成 810E还包括一个FWH固件集线器 Intel810芯片组系统框图 3 3 2Intel外围芯片组 续 810芯片组的主要特性 Intel815 815E和815EP 815和815E芯片组于2000年6月推出 集成了能通过AGP4x插槽升级的视频 815EP是几个月以后推出的版本 为了降低成本 815EP没有集成视频 这是Intel设计的第一款直接支持PC133SDRAM内存的芯片组 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel815芯片组系统框图 815芯片组的主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel850 Intel850是第一款为IntelPentium4处理器设计的芯片组 因而也是首款支持NetBurst微体系结构的芯片组 主要的构成部件MCH支持400MHzRDRAM内存 带宽达3 2GBps 也支持1 5VAGP4x视频卡 ICH2支持32位PCI2 2版本 UltraATA33 66 100 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel850芯片组系统框图 Intel845 845芯片组支持SDRAM内存 845 和DDRSDRAM内存 845D及以上 3 3 2Intel外围芯片组 续 845芯片组的主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel865 875 Intel在2004年4月发布了基于800MHz外频的P4CPU后 将处理器带宽进一步提升到高达惊人的6 4GB S速率 它像533MHz外频CPU发布的时候一样 为了适合不同用户的需要 将推出的i865系列分为有865P 865PE 865G 865GV这四款芯片组 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel865 875 865P并不支持800MHzFSB和DDR400内存 只能支持双通道的DDR333 在双通道DDR333内存的支持下 865P芯片组可让533MHz的P4处理器带宽发挥得卓卓有余865PE是基于865P芯片组改版和升级的主芯片 865PE芯片组在支持800MHz总线和超线程技术的基础上 还增加了对双通道DDR400内存的支持 它在功能上与高端的875P芯片组相当接近 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel865 875 865G芯片组除了支持800MHz总线 超线程技术 双通道DDR400内存之外 还集成了Intel的ExtremeGraphics显示图形芯片 集成的显示芯片速度是845G的1 5倍 同时也可支持外接AGP8X显卡 865GV是865G的精简版 虽然支持800MHz总线 整合了图形核心和支持超线程技术 但只支持单通道DDR400 同时也取消了对AGP8X的支持 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel865 875 875P不但支持800MHz系统总线 双通道DDR400内存和超线程技术 而且还采用了Intel的性能加速技术 PAT 此外 还加入了对内存ECC模式 即数据错误检查与更正功能 和Turbo内存模式 一项特殊的内存优化模式 的支持 与它配搭的南桥有ICH5或ICH5R 都可让P4CPU性能得能充分的发挥 以及为台式机带来最佳的性能 不过 i875P不支持单通道DDR内存 也不支持400MHz总线的P4CPU 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel865 875系统框图 865 875芯片组主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 865 875芯片组主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 865 875芯片组主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 865 875芯片组主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel848P 在中高端方面 Intel已经推出了865PE跟875P芯片组 对800MHzFSB和双通道DDR400内存提供了稳定的支持 为Pentium4发挥最佳性能的平台 在中低端方面却只有支持比较落后技术的845PE跟845E芯片组在打拼 显然是力不从心的 因此 Intel为了提高中低端的竞争力 在2004年8月份毅然推出848P芯片组 Intel推出848P的目的是十分明确的 就是配合Intel中低端的CPU 全面取代已经老态龙钟的845E和845PE 从而组成875P 865PE 848P产品线 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel848P系统框架图 848P和865PE唯一的区别在于内存单通道和双通道的支持上 Intel915 925 915 925系列芯片组可以认为是分别对865 875系列芯片组的升级版本 915系列有915P 915G 915GV三款 915G就是915P芯片组的内置显卡型号 而915GV跟915G的分别就是915GV省掉了915G上面的PCIExpressx16显卡接口 从而使得价格更低廉 925系列有925X和925XE两款 3 3 2Intel外围芯片组 续 CPU支持方面PCIExpress插槽硬盘的支持方面音频系统的改进第三代图形处理外核全新的ICH6南桥芯片整合了无线WI FI网关技术 915 925系列芯片组技术 3 3 2Intel外围芯片组 续 Intel915 925系统框架图 915 925芯片组主要特性 3 3 2Intel外围芯片组 续 915 925芯片组主要特性 续 3 3 2Intel外围芯片组 续 915 925芯片组主要特性 续 3 3 2Intel外围芯片组 续 915 925芯片组主要特性 续 3 3 2Intel外围芯片组 续 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 2 SiS540芯片组SiS540是单片构成的芯片组 它配合SuperSocket7的AMDK6 2和AMDK6 III等CPU 构成高性能 低成本的台式机和便携机系统 1 SiS530和5595芯片组它支持IntelPentiumP54C和P55C AMDK5 K6 K6 2 CyrixM1 M2和别的兼容CPU 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 3 SiS630芯片组SiS630是整合单芯片的芯片组 它支持Slot1和Socket370插座的IntelPentiumIII和Celeron等处理器 4 SiS635和735芯片组SiS635和735是矽统科技于2001年3月推出的首次支持高性能DDR DoubleDataRage DRAM内存的单芯片的芯片组 SiS635支持Intel的Celeron PentiumIII等处理器 SiS735支持AMD的Athlon Duron等处理器 635和735芯片组外形如下图所示 SiS635和735芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 5 SiS645芯片组SiS645芯片组是矽统科技于2001年8月推出的支持IntelPentium4的高性能芯片组 它包括北桥芯片SiS645和南桥芯片SiS961 此芯片组外形如图4 7所示 系统结构原理如图 SiS645芯片组 SiS645芯片组的系统结构 SiS 矽统科技 586以上常用的VIA芯片组举例介绍如下 1 VIAApolloMVP3芯片组它由VT82C598AT北桥控制器和VT82C686A南桥控制器两个芯片组成 它支持SuperSocket7插座的AMDK6 AMDK6 2 AMDK6 II和CyrixMII等处理器 最高达到533MHz 能够为台式机和笔记本系统提供高性能价格比 可靠性和兼容性的全面支持 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 2 VIAApolloPro133A芯片组它由VT82C694X北桥控制器和VT82C596B 或VT82C686A 南桥控制器两个芯片组成 它支持Slot1和Socket370插座的IntelPentiumIII Celeron和CyrixIII处理器 VIA外围芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 3 VIAApolloKX133外围芯片组它由VT8371北桥控制器和VT82C686A南桥控制器两个芯片组成 它支持SlotA插座的AMDAthlon处理器 VIA外围芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 4 VIAApolloKT266芯片组它由VT8366北桥控制器和VT8233南桥控制器两个芯片组成 支持SochetA插座的AMDAthlon处理器 KT266芯片组的外形如图4 9所示 系统结构如图所示 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 VIAApolloKT266芯片组系统结构 VIA外围芯片组 VIA芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 VIA芯片组系统框架图 VIA芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 VIA芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 VIA芯片组 3 3 3SIS 矽统科技 和VIA 威盛 外围芯片组 续 3 4系统总线及外围设备接口 本节章介绍了微机主板的各种标准系统线和通用 专用接口的技术规格特点 也介绍了它们的使用方法等 3 4 1主板上的系统总线3 4 2系统 总线的标准3 4 3外围设备接口 3 4 1主板上的系统总线 总线原理主板上的系统总线是传输数据的通道 就物理特性而言就是一些并行的印刷电路导线 通常根据传送信号的不同将它们分别称为地址 addressbus 数据 databus 和控制 Controlbus 三总线 系统处理各种信息 实际上就是处理一组组二进制数 进一步说 就是在总线上不断传送高 低电平信号 由于元器件性能所限 电路的工作速度也是有限的 即不可能在一秒钟内开关任意多次 我们把系统总线电路每秒钟电平转换的最高次数 称为总线频率f 单位为MHz 频率f的倒数1 f称为总线时钟周期 总线原理 续 3 4 1主板上的系统总线 续 1 片内总线 片内总线也称为CPU总线 它位于CPU处理器内部 是CPU内部各功能单元之间的连线 片内总线通过CPU的引脚延伸到外部与系统相连 2 片间总线 片间总线也称为局部总线 LocalBUS 它是主板上CPU与其它一些部件间直接连接的总线 总线分类 3 4 1主板上的系统总线 续 3 系统总线 系统总线也称为系统I O总线 SystemI OBus 是系统各个部件连接的主要通道 它具有不同标准的总线扩展插槽对外部开放 以便各种系统功能扩展卡插入相应的总线插槽与系统连接 4 外部总线 外部总线也称为通信总线 它是电脑与电脑之间数据通信的连线 如RS 232C IE1364标准等 总线分类 续 3 4 1主版上的系统总线 续 系统I O总线是数据 地址和控制总线的总称 数据总线传送的是数据信号 双向 系统总线的宽度是指其数据线的位数 地址总线传送的是内存 或I O接口 的地址信号 单向 它的线数与系统采用的CPU的地址线宽度一致 它决定了CPU直接寻址的内存容量 控制总线是CPU和其它控制芯片发出的各种控制信号 系统总线构成 3 4 1主版上的系统总线 续 系统中的各个局部电路均需通过它互相连接 实现了全系统电路的互连 在主板上 系统I O总线还连接到一些特定的插槽上去对外开放 以便于外部的各种扩展电路板连入系统 插座被称为系统I O总线扩展插槽 SystemInput OutputBusExpandedSlot 系统I O总线的示意图如图6 1 系统总线构成 续 3 4 1主版上的系统总线 续 图6 1微机的系统I O总线 3 4 2系统 总线的标准 主板上的系统I O总线PC机主板上采用最多的系统I O总线标准有ISA VESA PCI和AGP等 稍早的主板仍保留着ISA 但目前主要是使用PCI和AGP 主板上的系统总线插槽如图所示 3 4 2系统 总线的标准 1 PC总线 最初用于IBMPC XT主板 在以后的PC AT和各种286 386兼容机主板上继续使用 目前已被淘汰 PC总线是配合Intel8088处理器的 因此是8位总线 具有8位数据线和20位地址线 直接内存寻址能力为220即1MB 它的扩展插槽是黑色的 有62个触点 分列两边 每边31个 PC总线扩展插槽的引脚配置如图所示 3 4 2系统 总线的标准 2 ISA总线 来源于IBMPC AT机主板 称为AT总线 ATBus 87年成为国际通用总线标准ISA IndustryStandardArchitecture 即工业标准结构总线 ISA是针对80286设计的 8 16位总线 地址线24位 即直接寻址16MB 时钟是8 33MHz 16位ISA总线在8位ISA总线插槽的沿伸方向上增加了一个双排共36触点的插槽 因此16位ISA插槽同8位ISA插槽保持了互换性 即16位ISA槽也可以使用8位ISA卡 低速ISA标准与高速的32位386 486和PentiumCPU形成了一定的矛盾 但为了允许保留使用老的ISA卡 主板仍保留至少一个ISA插槽 ISA总线扩展插槽的引脚配置如图所示 ISA总线扩展插槽 3 4 2系统 总线的标准 3 MCA总线 MCA MicroChannelArchitecture 即微通道结构总线来源于IBMPS 2机 是为80386设计的 是32位总线 地址线32位 直接内存寻址为4GB 时钟为33MHz 可以接16个外设 由于MCA技术不开放 且与ISA不兼容 以后在微机上很少使用 3 4 2系统 总线的标准 4 EISA总线 EISA总线是一种反垄断的产物 由Compaq等9家公司于1988年联合开发 借鉴了MCA的优势 即包含所有MCA的功能 同时又兼容ISA的产品 总线传输率可达33MB SEISA 2总线传输率理论上可达132MB S 和MCA一样 由于受专利权的保护 使用起来代价比较高 因此也没有广泛流行起来 3 4 2系统 总线的标准 3 4 2系统 总线的标准 EISA既可用于32位扩展卡 又可兼容老的8位 16位ISA扩展卡 在EISA插槽上 EISA卡可以更深地插入 以便与下一排触点连接 取得32位支持 EISA的结构用当时的工艺技术制做是比较复杂的 因而成本很高 通常用于服务器和工作站 EISA总线扩展插槽的引脚配置如图 5 VESA总线 VLB总线 随着计算机速度的提高 总线速度已经满足不了系统的要求 成为总线速度的瓶颈现象 首先内存移到了自己的专用总线上 同样为了提高视频特征 将视频适配器从ISA总线移到内存总线上 VESA对32位微处理器直接访问 最大总线速度可达50MHz 大大提高了许多扩展卡 尤其是显卡的速度 3 4 2系统 总线的标准 3 4 2系统 总线的标准 VESA是在ISA总线的黑色插槽的延伸方向上增加了一个新的浅色插槽 它有双排共116个触点 单独提供32位数据线和32位地址线 因此32位的VESA总线槽同16位的ISA总线槽保持了互换性 即在VESA扩展槽上也可以插ISA扩展卡 只是VESA扩展卡比较长 如图所示 6 PCI总线 PCI PeripheralComponentInterconnect 即外部设备互联总线 顾名思义 它的初衷就是使外设主芯片能快捷地连入系统 PCI是专门为IntelPentium处理器设计的 它也是一种高性能的PC机局部总线 LocalBus PCI总线于1992年发布 目前使用的标准是PCI2 2版 有5种类型 最常使用的是32位 33M的PCI总线 3 4 2系统 总线的标准 PCI总线类型 3 4 2系统 总线的标准 PCI总线在系统中的地位 3 4 2系统 总线的标准 PCI还有如下优点 1 PCI支持PnP PlugandPlay 即插即用功能 2 PCI总线支持猝发传送 大大提高了总线的数据传输率 3 PCI支持总线主控和同步操作 4 PCI采用多路复用技术 可以在有限的空间里加大总线宽度 提高总线利用率 5 PCI可以不依赖于CPU的主频和种类 接入的PCI设备也不影响CPU 3 4 2系统 总线的标准 PCI总线识别 64位 33M的PCI 64位 64M的PCI 32位 33M的PCI 1 64位的PCI主要用在服务器2 还有一种PCI也经常用户于服务器 32位 66M 台式一般用32位 33M的PCI 3 4 2系统 总线的标准 64位的PCI总线扩展槽是在32位PCI插槽上延长 每边增加32线而成 PCI总线插槽分为5V供电电源和3 3V供电电源两种 为避免这两种不同的扩展卡插错 3 3V的插槽的定位挡片Key的位置改设在12 13引脚处 电源为3 3V和5V的32位PCI总线扩展插槽的引脚配置如图6 7所示 插槽的触点信号定义如表6 2 PCI插槽 续 3 4 2系统 总线的标准 5V和3 3V电源的PCI扩展槽的引脚配置 3 4 2系统 总线的标准 7 AGP端口 AGP AccelerateGraphicPort 即加速图形接口 它是Intel专门为Pentium 系统的图形控制器设计的系统总线结构 它十分默契地配合着Pentium 的高速浮点运算能力和MMX技术 目前几乎垄断了3D图形加速卡的接口 3 4 2系统 总线的标准 AGP端口类型 定义了66MHz时钟速度及1x或2x使用3 3V的信号 AGP规范2 0发布于1998年5月 增加了4x信号及1 5V的工作能力 AGP规范最近版本是于2000年8月发布的AGP8x 3 4 2系统 总线的标准 AGP槽识别 3 4 2系统 总线的标准 AGP总线将显示卡与主板的芯片组直接相连 进行点对点传输 所以它不是那种通用性的总线 它只用于支持AGP图形加速卡 Intel公司推出了支持AGP的440LX和BX等芯片组 PentiumIICPU 440BX和AGP的系统结构如图6 8 AGP端口的系统结构 3 4 2系统 总线的标准 图6 8Pentium 440BX和AGP系统结构 AGP端口的系统结构 续 3 4 2系统 总线的标准 AGP在PC图形控制器和内存之间提供了高速通道 可使图形控制器直接从主内存执行纹理映射 而不必局限于少量的显存中 AGP还有助于加速从CPU到图形控制器的解码视频流 不需要将预取的纹理缓存到显存中 这使得3D程序运行更快 AGP端口的系统结构 续 3 4 2系统 总线的标准 8 PCIExpress总线 PCI总线技术面临的几个的问题 最高带宽133MB s工作频率只有33MHzIRQ共享问题主板铜布线工艺设备数目限制 3 4 2系统 总线的标准 PCIExpress总线 2003年7月发布PCIExpressPCIExpress从名称上来看似乎同PCI有着很大的关系 但实际上这并不是PCI技术的延续 不是新的具有更高带宽的PCI技术 也更不是一个驱动程序或者一个升级补丁 PCIExpress不只要取代PCI及AGP的插槽 同时也将是一些电脑内部系统连接接口 如处理器 绘图 网络及磁盘的I O子系统芯片间的连接 3 4 2系统 总线的标准 PCIExpress主要技术特性和优势 设备间点对点的串行连接单针高带宽弹性总线带宽低功耗和电源管理功能支持热插拔 热交换支持同步数据传输通过中央I O桥芯片进行主桥传送或者通过交换器进行对等传送分包和分层协议机制支持多虚拟通道每物理通道端到端和连接层的数据集成PCI层的错误处理和高级错误报告采用小尺寸接口 节省空间软件层兼容PCI 3 4 2系统 总线的标准 PCIExpress总线识别 PCIExpress接口根据总线接口对位宽的要求不同而有所差异 分为PCIExpress1X 2X 4X 8X 16X甚至32X 下面是几种PCIExpress接口插槽图 3 4 2系统 总线的标准 PCIExpress总线识别 续 3 4 2系统 总线的标准 PCIExpress总线识别 续 3 4 2系统 总线的标准 9 前总线 FSB 前总线FSB FrontSideBus 是CPU和外界交换数据的最主要通道 CPU就是通过前端总线 FSB 连接到北桥芯片 进而通过北桥芯片和内存 显卡交换数据 因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大 3 4 2系统 总线的标准 主板上的设备接口主机的重要性前面已经充分说明了 但是作为一个有效的计算机系统 外部设备也是不可或缺的 如果没有最基本的外存设备和输入输出设备 计算机主机系统就无法运行和与用户交互 微型计算机的外部设备主要包括外存设备和输入输出设备 I O设备 常用的外部存储器有软盘和软盘驱动器 硬盘 光盘和光盘驱动器 磁带和磁带机等 常用的输入设备有键盘 鼠标 扫描仪 麦克风 数码相机 摄像机和光笔等 常用的输出设备有显示器 打印机 功放扬声器和绘图仪等 3 4 3外围设备接口 由于外部设备各自的特点 主机与外设间交换的信息载体形式 模拟 数字 电压 电流 数据传送的速率和方式 串行 并行 等都会有所不同 因此必须在它们之间建立多种数据转换和缓冲的界面 这就是各种规格的输入输出接口 Input OutputInterfacePort 简称I O接口 3 4 3外围设备接口 微机采用的通信接口标准有计算机专用的也有电器设备领域通用的 有某一类外设专用的也有不同外部设备通用的 专用接口如硬盘接口IDE 键盘鼠标接口PS 2和显示器接口 VGA口 等 通用I O通信接口按其数据传送的形式不同可以分为串行接口和并行接口两大