《计算机硬件与维护》课程课件-第一章PPT课件.ppt

计算机职业教育实训教程系列 计算机组装和维修教程与上机实训 2004年9月 1 课程总体教学要求 掌握微型计算机的硬件结构组成 独立组装 调试一台多媒体微型计算机 掌握微型计算机维护所需常用软件和维护方法 掌握微型计算机故障诊断的基本方法和步骤 2 学习方法 市场调研 网络检索 课余实践 3 教学平台 教学大纲 课件 实训指导 参考文献 讨论 计划 4 课程考核方式 平时考核 20 作业完成情况 10 主题演讲情况 5 学习态度 5 实训考核 30 实训报告完成情况 25 实训遵纪情况 5 期末考核 50 5 第1章微型计算机系统简介 初识电脑 本章简要介绍了微机系统的软硬件构成 维护与维修的概念和IBM PC兼容机的历史 1 1电脑的组成1 2电脑的主要硬件1 3计算机常见术语和总线接口1 4组装和维修 维护 须知1 5IBM PC兼容机的历史1 6上机实训 退出 6 1 1电脑的组成 一台计算机是由硬件和软件两大部分组成的 硬件是指能够看见 能够触摸的各类器件 如 CPU 主板 硬盘等 是由各类电子元器件 印刷线路板 导线 接插件等装配起来的 是组成计算机的器官 软件是指程序 是依托硬件而存在 运行 进而驱动硬件 改变硬件的指令集合 因为软件的存在 使得计算机的生命有意义 7 计算机 8 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 它的组装和维护也最具普遍和典型意义 图1 1台式PC机系统 1 2电脑的主要硬件 9 1 2 1主机如图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 主机箱的内部结构如何 10 如图1 2 主机箱里面还包括主板 MainBoard SystemBoard MotherBoard 电源 PowerSupply 软盘驱动器 FloppyDiskDriver 硬盘驱动器 HardDiskDriver 光盘驱动器 CD ROMDriver 和插在主板总线扩展槽 Input OutputBUSExpandedSlots 上的各种系统功能扩展卡 图1 2微机主机箱内部结构 11 1CPUCPU CentralProcessingUnit 也就是中央处理器 是整台计算机的核心或者说心脏 同时也是大脑 它负责指挥和调度电脑的所有工作 是电脑最主要的组件 目前市场上主流的CPU有Intel公司的Pentium4 D CeleronD系列和AMD公司的AthlonXP Opteron Duron Sempron 系列 分别适用于PC机的高端 专业 用户和低端 普通 用户 12 图1 3微机使用的各种CPU 13 2主板主板 MainBoard 也称为系统板 它是微机系统中非常重要的部件 也称为计算机的主机 是整个系统的控制和运算中心 是电脑中各种配件的载体 它由中央处理器CPU 外围芯片组CHIPset 内存条 RAM 系统总线 I OBUS 和通信接口等组成 图1 4微型计算机的主板 主板的分类大致是根据搭载的CPU类型进行的 另外还应该区别电源 机箱 的类型 主板的外形见图1 4 14 3内存条RAM 纠正 RandomAccessMemory 随机访问存储器 是电脑工作过程中存储数据的场所 它的性能和容量直接影响整个系统主机的性能 目前市场上组装机使用最多的是DDRSDRAM和DDR 两种 根据引脚的封装方式又可分为SIMM和DIMM两种 如下图所示 图1 5内存条 15 4显卡 声卡 网卡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 显卡的一种 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 6所示是一个3D图形卡 显卡 显卡和显示器共同构成计算机的显示系统 计算机对显示器的输出控制全部都是通过显卡来完成的 图1 63D图形卡 16 5软驱软盘驱动器 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 7 图1 7软盘和软盘驱动器 17 6硬盘硬盘驱动器 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 硬盘与软盘的区别 目前市场上可以见到的大硬盘容量为250G 硬盘的外形见图1 8 图1 8硬盘 18 7光驱光盘驱动器最初起源于CD ROM CompactDisk ReadOnlyMemoryDriver 它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 目前DVD光驱已经在性能上全面超过CD ROM 价格也开始下降 如果仅需要DVD ROM功能 价格已经完全能够接受 光盘驱动器的外形见图1 9 19 图1 9光盘和光盘驱动器 20 8机箱和电源机箱把主机的所有配件包装起来 起到固定和装饰的作用 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 21 微机的电源与机箱 主板的结构必须一致 即必须按照AT或ATX的结构进行匹配 PC电源部件的外形见图1 10 图1 10电源部件 另外 UPS的作用和连接位置 22 1 2 2外设如图1 1所示 我们一般看到的微机硬件系统中除主机箱以外的其它设备均称为外设 包括 显示器 Display Monitor 键盘 KeyBoard 和鼠标 Mouse 打印机 Printer 扫描仪 Scanner 外置调制解调器等 23 1显示器 Display Monitor 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 目前市场上主流的显示器为15 17英寸的纯平或液晶显示器 图1 11所示的是二款不同的显示器 图1 11显示器 24 2键盘 KeyBoard 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 Windows9x专用键盘又新增加了3个窗口专用键 到目前为止 又出现了107键的键盘 图1 12所示分别是一个104键和107键的键盘 图1 12微机键盘 25 3鼠标 Mouse 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 鼠标的发展也朝多键的方向发展 图1 13所示是二款鼠标器 图1 13鼠标器 26 4音箱 SoundBox 由于目前的PC基本上都是多媒体计算机 音箱也逐渐成为不可或缺的标准配件 从计算机的角度来看 音箱实际上是声卡的输出设备 物理上起到扩音的效果 音箱一般由主 低音 箱和若干卫星箱构成 复杂的还有专门的控制盒 功放 均衡 图1 14所示是两款音箱 图1 14音箱 有源音箱 27 5打印机 Printer 打印机虽然不是必须的 但也是标准的计算机输出设备 随着办公自动化和商务运作的日益发展 打印机的地一直在向前发展 同时 打印机的技术也在不断地发展 有色带型 针式 平推式 喷墨型 激光型等种类 图1 15所示是多款打印机 图1 15打印机 28 6扫描仪 Scanner 扫描仪也是办公自动化以及商业自动化过程中很重要的输入设备 图1 16所示分别是图形扫描仪和条码阅读器 图1 16扫描仪 条码阅读器 29 7调制解调器 Modem 从远程通讯开始 调制解调器就注定成为计算机通讯的重要设备 它的主要功能就是将两台远距离计算机之间需要传输的数字信号转换成不同频率的模拟信号 从而实现长距离数据传输的目的 其发展速度也是相当快的 体现在速度 介质 功能等多个方面 图1 17所示是多款不同技术特征的代表 图1 17调制解调器 30 8其他图1 18所示的是其它的一些计算机外部设备 图1 18其他外部设备 31 本节为预备知识 为便于概念的统一称谓而设置 1 3计算机常见术语和总线接口 1 3 1与电脑相关的常见英文及缩写 PC NC MPC CMOS CoreDuo ATX 32 1 3 1与电脑相关的常见英文及缩写 续 KBMBGB ISO OEM PNP I O BUG DIY DPI 33 1 3 2与电脑相关的常见供应商 Microsoft Intel AMD IBM Cyrix Epson HP Canon Compaq 34 1 3 2与电脑相关的常见供应商 续 Acer Sony Toshiba Philips Sumsung Seagate Waxtor Quantum Seagate Creative Oracle Semantec TrendMicro Kaspersky 35 1 3 2与电脑相关的常见供应商 续 ASUS GIGABYTE BIOSTAR Foxconn VIA Nvidia Kingston ATI VIEWSONIC AOC 36 1 3 3与电脑相关的软件术语 操作系统 程序 编程语言 病毒 格式化 数制 拷贝 共享 安装 设置 运行 优化 37 1 3 4与电脑相关的硬件术语 超频 Cache MMX 3DNow IASSE AMD64 EM64T 工作电压 CD ROM 38 1 3 5常见计算机总线接口 加强 ISA PCI AGP PCI E LPT PS 2 COM IDE EIDE SCSI USB IEEE1394 SATA 39 本节为计算机选购时的预备知识 1 4组装与维修须知 1 4 1计算机的性能参数 运算速度 主频 存储容量 CPU的指令系统 多媒体性能 安全性能 40 1 4 2计算机的分类不同的分类标准 规模 巨型机 大型机 小型机 微型机 采购方式 品牌机 组装机 结构形式 台式机 便携机 协同工作方式 个人计算机 网络计算机 41 1 4 3计算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Windows98 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 18来简明形象地表示 42 图1 18计算机系统构成 43 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 44 1 4 4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 45 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 46 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 47 1 4 5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 48 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 49 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 50 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 51 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 52 1 5IBM 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 53 1 5 1Intel微处理器及兼容的CPU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 54 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 55 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 56 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 57 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 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 58 Intel处理器 地址线 最大寻址空间 数据线 内 外 59 1 5 2IBM PC系列微机及PC兼容机我们现在常说的兼容机 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 60 世界上最早的PC机是Apple公司1976制造的 1981年IBM推出了它的第一台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 61 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 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 62 1 5 3Microsoft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