计算机导论(硬件结构)

计算机科学技术导论计算机硬件结构解读Slide1/30工学院一、拆机篇拔掉所有的外接连线，旋转螺丝，打开机箱，欣赏里面的风光2计算机科学技术导论一、拆机篇1.中央处理器（CPU）2.内存条（RAM）3.主板（MotherBoard）4.显卡（GraphicCard）5.硬盘（HardDisk）6.光驱（CD/DVD-ROM）7.电源（PSU）3计算机科学技术导论一、拆机篇1.中央处理器（CPU）

——计算机的大脑4计算机科学技术导论一、拆机篇2.内存条（RAM）

——与CPU直接交换数据的存储设备5计算机科学技术导论一、拆机篇3.主板（MotherBoard）

——CPU与各零组件沟通的平台

6计算机科学技术导论一、拆机篇4.显卡（GraphicCard）

——负责计算机的显示功能7计算机科学技术导论一、拆机篇5.硬盘（HardDisk）——计算机内部存储容量最大的存储设备8计算机科学技术导论一、拆机篇6.光驱（CD/DVD-ROM）

9计算机科学技术导论一、拆机篇7.电源（PSU）

——家用插座是220V交流电，不可能直接供电给各个零件，一定要通过PSU转换成直流电的各种电压，供个不同的零件使用。10计算机科学技术导论二、CPU篇------外观比较正常的卖场都是卖盒装的CPU。除了CPU本体，通常还会附送一颗原厂风扇，还有保证书等等。11计算机科学技术导论二、CPU篇------外观CPU和风扇都固定在很稳的塑料盒里12计算机科学技术导论二、CPU篇------外观一颗硅晶圆做出来的芯片，上面有一个金属盖HeatSpreader芯片发热平均分散到铁盖上，增加散热的面积保护芯片，以防散热器把芯片压坏印字13计算机科学技术导论二、CPU篇------外观14计算机科学技术导论二、CPU篇------外观

反面和主板相接，金属点是用来传输资料和供给电力，称触点陈列封装（LandGridArray）Intel的新产品都是没有针脚的，用铜接点来取代，让传输点可以更密集，而且不会有折弯针脚的疑虑。15计算机科学技术导论二、CPU篇------外观放IntelCPU的主板插槽，每一个点都是很细小的弹簧，和CPU背面的金属点对应，镂空的盖子是让CPU跟散热器接触。16计算机科学技术导论二、CPU篇------外观AMD新的CPU也都有铁盖，除了印字不同之外，外型跟Intel的CPU没什么两样。

17计算机科学技术导论二、CPU篇------外观

AMD目前消费端的CPU背面则还有针脚，即一根根细小的金属针，称陈列引脚封装（PinGridArray），一样是用来让资料进出CPU和给CPU供电。

18计算机科学技术导论二、CPU篇------外观放AMDCPU的主板插槽是一个个小洞，对应针脚。AMD一些服务器的CPU已经换用LGA，未来消费端的产品应该也会跟进。事实上，就算针脚相同，有时主板也不一定能辨识，还要看CPU和主板上芯片组搭配的状况。

19计算机科学技术导论二、CPU篇------外观

CPU没有散热器就没办法开机运作，所以盒装CPU都会附赠一颗原厂风扇，紧贴在CPU的正上方。散热器底部和CPU接触的部分通常是铜制的，可以快速导热，那三条灰灰的东西是散热膏，它会填满CPU和散热器之间的空隙，来帮助散热。20计算机科学技术导论二、CPU篇------规格1.制程、封装脚位、电压、TDP2.型号、核心代号3.主频(核心频率)4.外频、倍频5.前端总线（Intel-FSB，AMD-HT）6.L1/L2高速缓存7.修订（Stepping）

21计算机科学技术导论二、CPU篇------规格1.制程、封装脚位、电压、TDP制程：（ManufactureProcess）是指芯片里电子移动通道的宽度，一般是90nm或65nm，制程进步就是宽度缩减。封装脚位：做成芯片后拉出来传输资料的脚，Intel目前用的是LGA775。电压：驱动CPU工作的电力，大约在1.3V左右或更低。TDP：（ThermalDesignPower）CPU全速运作时必须散掉的热量瓦数。22计算机科学技术导论二、CPU篇------规格2.型号、核心代号型号:产品名称核心代号:产品最终的规格和性能，标示出产品的高端和低端。23计算机科学技术导论二、CPU篇------规格3.主频(核心频率)

即CPU内核工作的时钟频率（CPUClockSpeed）。是CPU最重要的规格，单位是MHz或GHz。表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、指令集，CPU的位数等等）。24计算机科学技术导论二、CPU篇------规格4.外频、倍频外频：CPU外部频率或基频，计量单位为“MHz“，一般为200-333MHz。倍频：CPU主频和外频之间的比例关系，一般为：主频=外频*倍频。系数是6到11不等25计算机科学技术导论二、CPU篇------规格5.前端总线（Intel-FSB，AMD-HT）

FrontSideBus，简称FSB，就是CPU和北桥之间沟通的速度，北桥连接的全都是高速周边，所以FSB对效能的影响非常大。FSB是IntelCPU专用，AMD的CPU用的是HyperTransport（简称HT）。FSB固定是外频的四倍，64bits传输；HT则是外频五倍，32bits传输。26计算机科学技术导论二、CPU篇------规格6.L1/L2高速缓存在计算机存储系统的层次结构中，介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。CPU直接在芯片里内装存贮器，也就是缓存机制，时脉和CPU一致，速度飞快。一般是64KB的（L1资料快取）和64KB的（L1指令快取），还有1MB到4MB不等的（L2资料快取）。27计算机科学技术导论二、CPU篇------规格6.L1/L2高速缓存28计算机科学技术导论二、CPU篇------规格6.L1/L2高速缓存29计算机科学技术导论二、CPU篇------规格6.L1/L2高速缓存（latency.exe测试CPU缓存的延迟）30计算机科学技术导论二、CPU篇------规格7.修订（Stepping）一颗核心随着时间做改版，也就是Stepping。Stepping愈新，CPU的体质也会更好。Stepping由一个英文和一个数字组成，最初可能是A0、A1，数字代表小改版，再来可能是B0、B1、B2，英文字改变代表大改版。31计算机科学技术导论三、主板篇CPU插槽（CPUSocket）存贮器插槽（DRAMSlot）北桥芯片（Northbridge）南桥芯片（Southbridge）扩充卡插槽（ExpansionCardSlot）硬盘/光驱插槽（IDE、SATA）整合周边（IntegratedPeripherals）BIOS电源输入（ATXPowerConnector）32计算机科学技术导论三、主板篇CPU插槽（CPUSocket）电容电感分相33计算机科学技术导论三、主板篇2.存贮器插槽（DRAMSlot）34计算机科学技术导论三、主板篇3.北桥芯片（Northbridge）主板上最重要的芯片，负责连接CPU、存贮器和显示卡，通常中档以上的主板都会在北桥上装散热片或风扇，因为它就像CPU一样会发热。35计算机科学技术导论三、主板篇4.南桥芯片（Southbridge）和北桥互连并连接其他周边，我们熟知的主板功能大多来自南桥，比如USB、网络、音效、SATA/IDE硬盘，都是从南桥连出来的。36计算机科学技术导论三、主板篇5.扩充卡插槽（ExpansionCardSlot）显示卡插上PCI-Express插槽，网络卡插上PCI插槽的样子

37计算机科学技术导论三、主板篇5.扩充卡插槽（ExpansionCardSlot）PCI(PeripheralComponentInterconnection)，其颜色一般为乳白色，最大数据传输率为133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSLModem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡，是名副其实的“万用”扩展插槽。于2007年初推出2.0规范（Spec2.0），将传输率由PCIExpress1.1的2.5GB/s提升到5GB/s，目前主流的显卡接口都支持PCI-E2.0。AGP（AcceleratedGraphicsPort）主要针对图形显示方面进行优化，专门用于图形显示卡。AGP标准分为AGP1.0(AGP1X和AGP2X),AGP2.0(AGP4X),AGP3.0(AGP8X)。基本数据传输带宽为数据传输带宽分别达到了266MB/s和533MB/s。

38计算机科学技术导论三、主板篇6.硬盘/光驱插槽（IDE、SATA）IDE：指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器SATA：新型硬盘接口

39计算机科学技术导论三、主板篇6.硬盘/光驱插槽（IDE、SATA）串口：单通道高频率。例如Usb（60MB/s）。并口：多通道低频率。干扰多，通常用于连接打印机。

40计算机科学技术导论三、主板篇6.硬盘/光驱插槽（IDE、SATA）IDE：IntegratedDriveElectronics，即“电子集成驱动器”，又称ATA，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。是一种并行传输接口，主流接口ATA100，ATA150，100MB/s。SATA：SerialATA的缩写，是一种串行接口。SATA1.0定义的数据传输率可达150MB/s，SATA2.0达到300MB/s。SATA具备了热插拔的规范，最大插拔次数仅约200次，eSTAT缆线（长度被限制在2米以内），其插拔次数依然仅约2,500次左右。

41计算机科学技术导论三、主板篇7.整合周边（IntegratedPeripherals）42计算机科学技术导论三、主板篇8.BIOS（BasicInput/OutputSystem）有点像是主板内建的软件，用来辨识主板上的各式装置，调整各种设置，再交给操作系统启动，BIOS是开机过程中的第一步，BIOS辨识完毕之后再给操作系统接手。BIOS软件通常放在一个很小的FlashROM存贮装置中43计算机科学技术导论三、主板篇9.电源输入（ATXPowerConnector）工作电源，把交流220V的电源转换为计算机内部使用的直流5V，12V，24V的电源。关机时ATX电源本身并没有彻底断电，而是维持了一个比较微弱的电流。同时它利用这一电流增加了一个电源管理功能，称为Stand-By。

44计算机科学技术导论三、主板篇北桥连接高速周边，传输速度以每秒数GB来计算的，比如CPU（8~10GB/s）、存贮器（8~10GB/s）、显示卡（8GB/s）；而南桥连接慢速周边，传输速度以每秒数MB来计算，比如硬盘（375MB/s）、USB（60MB/s）、PCI（133MB/s）、网络、音效等等。换句话说，北桥直接影响电脑的效能，南桥决定电脑的功能。45计算机科学技术导论三、主板篇当你从USB随身碟读一个资料，资料就从USB→南桥→北桥→存贮器→CPU。由于北桥最重要的就是存贮器控制器，有时也叫MemoryControllerHub，南桥是各式输出入周边，所以也叫I/OControllerHub。46计算机科学技术导论四、内存篇1.主流内存类型（PC机）DDR DDR2 DDR3

DDR=DoubleDataRate双倍速率同步动态随机存储器。DDR应该叫DDRSDRAM，其中，SDRAM是SynchronousDynamicRandomAccessMemory的缩写，即同步动态随机存取存储器。而DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。47计算机科学技术导论四、内存篇1.主流内存类型（PC机）DDR DDR2 DDR3（SDRAM）同步是指Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。

SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。48计算机科学技术导论四、内存篇国内主要内存供应商：Kingston（金士顿）、Samsung（三星）、GEIL（金邦）、Apacer（宇瞻）、A-data（威刚）49计算机科学技术导论四、内存篇1.散热片；2.存贮器芯片；3.SPD；4.防呆凹槽；5.金手指；6.安装卡口；50计算机科学技术导论四、内存篇1.散热片：散热。2.存贮器芯片：实际存放资料的地方，上面会印厂商，因芯片封装方式不同，尺寸有大有小。一般存贮器两面都有芯片，当然也有只放一面的。3.SPD：SerialPresenceDetect，这是一个小小的只读存储器，记录存贮器的厂牌和各项参数，让电脑可以自动抓出存贮器的各项参数值。4.防呆凹槽：为了避免装错，会设一个这样的凹槽，以凹槽的位置来做安装的防呆，主机板上的插槽也有对应的突起，硬塞是塞不进去的。5.金手指：传输资料的通道。6.安装卡