《计算机组装与维护》-第一章

1.1计算机内部信息表示形式在计算机世界里，硬件这一术语是指计算机的物理组成，如显示器、键盘、存储芯片和硬盘驭动器。软件这一术语是指引导硬件完成一项任务的一系列指令。为院成一项计算机任务，软件依赖于硬件的4种基本功能:输入、处理、存储和输出(如图1-1所示)。同样，硬件组件也必须完成数据及命令的传输，由于硬件组件都是电子部件，所以它们需要一个电源系统来提供能源。在本帝，将介绍计算机系统硬件组成以及它们是如何工作的。计算机使用者必须用一种语言和电脑沟通，这种语言是用户和软件所通用的语言，即二进制编码，用键盘和鼠标输入信息的转化过程如图1-2所示。软件改变指令为一种硬件可以“读懂”的形式。而硬件和软件或软件之间的交流，都可以还原成为最基本的肯定与否定，表现在计算机内部为两种简单的状态:开和关。下一页返回1.1计算机内部信息表示形式大约半个世纪以来，人们尝试着发明一种电子计算设备，这种设备可以存储所有的十进制数字甚至一些字母。并且尝试着在电子管中储存电荷，其原理与电灯泡发光相似。接下来电荷被“解读”为测定存储内容。依据同样的理论，数字系统的每个数字，从1到9，都可以被渐增的电荷储存，其原理与电灯泡由于不同能量从暗淡到发光的过程相似。然而，“暗淡”与“发光”的程度很难测定，而设备中的电压不可能被准确地调节又导致发光程度容易改变。例如，数字8可能储存了相当电荷的能量，但由于电子管电压的微小波动，它又有可能被读取为7或者9。上一页下一页返回1.1计算机内部信息表示形式接下来20世纪40年代，约翰·阿塔纳索夫(J.V.Atanasoft)产生了绝妙的想法，那就是只储存与读取两个数值:开和关。那么无论有没有电荷，对于写入与读取来说都很容易实现，就如同判断电灯泡是开还是关一样容易。这项只有两种状态用于存储和读取的技术叫做二进制，而数字系统就只用0和1这两个数字，这叫做二进制数字系统。系统中的一个0或者1叫做一个比特，或者叫做二进制数字。通常8个比特为一组，数字系统便是以此形式被组织起来的。其中每一个比特被称为字节(4个比特叫半位元组)。上一页下一页返回1.1计算机内部信息表示形式在一台计算机中，所有的计数和累加计算都使用二进制数字系统。计数二进制数字方式为:0,1,10,11,100,101，以此类推。例如，在二进制码中数字25写作00011001(如图1-3所示)。当文档在计算机中储存时，每个字母或汉字一开始就被转化为只用0和1表示的代码。文件最普通的代码转换方式是ASCII(美国信息交换标准代码)。例如，大写字母A在ASCII代码中是01000001(如图1-3所示)。上一页下一页返回1.1计算机内部信息表示形式总之，计算机是处理信息的机器，信息处理的前提是信息的表示。计算机内信息的表示形式是二进制编码。也就是说，各种类型的信息(数值、文字、声音、图像)必须转换成数字量即二进制编码的形式，才能在计算机中进行处理。哪怕你移动一下鼠标，按一下键盘，你的每一个动作最后到了CPU那也就只是0和1了。二进制数只有“0”和“1”两个基本符号，易于用两种对立的物理状态表示。例如，可用电灯开关的“闭合”状态表示“1”，用“断开”状态表示“0”;而十进制数有10个基本符号(0，1，2，…，9)，要用10种状态才能表示，要用电子器件实现起来是很困难的。上一页返回1.2个人电脑组件微机系统的主要硬件组成部分用来输入、输出、处理、存储、供电以及通信。大多数输入输出设备都暴露在机箱外面，而大多数的处理和储存组件都包含在机箱里面。其中机箱内最重要的组件就是中央处理器(CPU)，又叫做处理器或微处理器。顾名思义，它是计算机的核心部件。从中央处理器输出的信息被写到输出设备上。中央处理器在存储设备上写入数据和指令并进行运算以及数据处理。无论是在机箱内部与外部，也不管是设备进行何种功能的运算，每个输入输出及存储设备均需要以下这些要素来操作。(1)中央处理器与设备通信的方法。设备必须能向中央处理器发送数据并且能从中央处理器接收数据。中央处理器也需要通过指令控制设备，而且设备需要从中央处理器请求服务。下一页返回1.2个人电脑组件(2)由软件发送指令并控制设备。一部设备如果离开了软件的控制便毫无用处，软件必须能够与设备通信，并且在特定的设备上以尽可能详细的程度与之交流。而每部设备都会基于自身功能应答一系列详细的指令。软件必须向指定设备可能要完成的每一功能发出指令。(3)设备所用的电能。电子设备需要电能才能够操作，设备可以从机箱内的电源获得电能，或者可以有自己的能源供应方式，即由连接到电源插座上的电缆提供。接下来，将从机箱外部到内部，一一介绍计算机硬件。并且在以后的章节中会有更详细的介绍。上一页返回1.3输入输出设备大多数输入输出设备都在机箱外部。这些设备通过无线连接或者通过机箱后连接端口的电缆在机箱内部通过组件互相通信。大多数的计算机端口都位于机箱后(如图1-4所示)，但是也有一些机箱为了便于连接在前面设计了端口(如音频端口、USB接口)。为了无线连接，系统无线设备通信使用无线或红外线端口。最为常用的输入设备即键盘与鼠标，而最为常用的输出设备即显示器和打印机。1.键盘键盘是计算机的基本输入设备(如图1-5所示)。现在的标准键盘叫做增强键盘，拥有104个键。人体力学将这样的键盘以提供符合手和腕部合理弯曲的舒适感冠名。除此之外，虽然鼠标端口在机箱上更为常见，但一些键盘还是拥有鼠标端口用于连接到键盘。键盘工作的电能来自机箱内部电源，由键盘电缆传输。下一页返回1.3输入输出设备2.鼠标鼠标是一个指向设备，用来移动屏幕上的指针和执行命令。鼠标底部是一个滚球或者光学传感器，用来追踪鼠标的移动和控制指针的走向。鼠标面上的3个按键为不同的软件提供不同的功能。例如，在Windows操作系统中单击鼠标则执行命令，右击鼠标则显示快捷菜单。3.显示器显示器和打印机是两个最重要的输出设备(如图1-6所示)。显示器是计算机可视的基本输出。生产厂商通常根据屏幕对角线尺寸表示显示器规格，而随着技术的不断发展，显示器也必然会增添更多的新功能。上一页下一页返回1.3输入输出设备4.打印机打印机也是一个非常重要的输出设备，在纸张上输出数据这一形式，通常称为硬复制。目前最常用的打印机类型有喷半打印机、激光打印机、热敏打印机、针式打印机。显示器和打印机需要独立的电源，它们的电源线连接在插座上。有时候，计算机机箱提供显示器电源线所需要的插座，以减少插座的使用。图1-6显示出最普通的显示器和打印机的连接:一个15针的显示器能够使用一个VGA接头;打印机使用并行接口，目前多用USB连接器(如图1-7所示)。上一页返回1.4计算机机箱内部的硬件大多数存储过程和所有的数据处理过程均在计算机机箱内部进行，所以在了解存储组件及处理器之前，先打开电脑机箱看一看。大多数计算机机箱内部都包括以下这些设备(如图1-8所示)。(1)中央处理器、主板、内存和其他组件。(2)硬盘驭动器和光盘驱动器。(3)为机箱内部所有设备提供电能的带电源线的电源。(4)用于与机箱内外设备通信的电路板。(5)连接设备和电路板及主板的电缆。下一页返回1.4计算机机箱内部的硬件当查看计算机机箱内时，首先会注意到的是电路板。电路板是一块承载集成电路的板，所有的电路板包括微集成电路芯片，大多数使用CMOS(互补金属氧化物半导体)技术。CMOS芯片需要较少的电能并且比起早期使用TTL(晶体管—晶体管逻辑电路)技术的芯片消耗更少。其他机箱内部的主要组件看起来像是小盒子一样，其中包括电源、硬盘驱动器和光盘驱动器。机箱内部有两种电缆：数据线(即连接设备之间的线)以及电源线(用于提供能量)。通常情况下，通过两种线的形状便能够区分它们。数据线是扁平的宽线，电源线是圆形的小尺寸线。当然也有例外，因此，区分电缆的最好的方式就是从它的起点和终点所连接的组件去判断。上一页返回1.5主板在计算机中体积最大并起最重要作用的电路板就是主板了，又叫做母板或者系统板(如图1-9所示)，它包括中央处理器，即大多数运算执行的组件。主板是机箱内部最为复杂的一块设备(第5章将详细介绍)，因为所有的设备必须与主板上的中央处理器通信，计算机中所有的设备不是直接装在主板上，而是通过电缆连接到主板端口，或者通过扩展卡直接连接到主板上面。没有直接安装在主板上的设备叫做外围设备。一些暴露在机箱外的主板端口提供设备扩展功能，比如键盘，还有一些端口提供机箱内设备的连接，比如硬盘驱动器。图1-10显示出直接暴露在机箱外面的主板端口:键盘端口、鼠标端口、并行端口、火线端口、网络端口、4个USB端口。并行端口以8位数据同时传输的方式传输数据并经常为打印机服务。火线端口(又叫做1394端口)用于诸如数字可携式摄像机高速多媒体等设备的使用。USB端口可以被用作许多输入输出设备的连接端口，比如键盘、打印机、扫描仪等。下一页返回1.5主板除了这些端口之外，一些老式主板还提供串行数据通信端口(位传输)，这种端口一般用于外接调制解调器或者串行鼠标。串行端口看起来像是并行端口，但使用并不广泛。在第8章中将会介绍更多相关信息。下面所列的是所有主板中最重要的组件，其中一些在图1-9中有所标注。1.运行的基础部件处理器即CPU(中央处理器)，它是计算机最重要的芯片，用于控制计算机各部分协调工作。上一页下一页返回1.5主板2.用于暂时存储的部件(1)RAM(随机存取存储器)用来在运行过程中装载数据及指令。(2)高速缓冲存储器加速内存连接(可选项，取决于处理器类型)。3.允许处理器与其他设备通信的组件(1)主板上的线缆用于通信。(2)扩展槽用于连接扩展卡到主板。(3)系统时钟保持通信的同步。(4)数据电缆连接到机箱内的设备。(5)机箱外部的端口。上一页下一页返回1.5主板4.电源系统电源连接提供主板及扩展卡的电能。5.主板上储存的程序设计和数据安装(1)闪存，一种记忆芯片，用来永久存储指令以便控制基本硬件功能(在后续帝节有详细说明)。(2)CMOSRAM(互补金属氧化物半导体随机存取存储器)和CMOS(互补金属氧化物半导体)存放配置数据。上一页返回1.6处理器和芯片计算机内部的中央处理器是一个进行数据处理的芯片(如图1-11所示)。处理器没有其他芯片的协助便不能够完成它的工作，主板上的一组芯片控制着数据流和处理器得到和发送的指令，对于一切活动都可以精确计时(如图1-12所示)。本书主要介绍最普通的个人计算机，即常常被称做PC的计算机。这些计算机的组件多采用英特尔公司生产出来的芯片和微芯片，还有一些公司AMD，VIA，SiS，Syrix和其他生产商也生产此类芯片。在第4章中将介绍更多关于处理器和芯片的知识。返回1.7存储设备在图1-1中，已经看到了两种存储方式:随机存储和永久存储。处理器用的是随机存储，也叫做主要存储或内存，用于在处理过程中暂时性地保存数据和指令。主要存储比永久存储能更快速地被访问。然而，当不使用数据和指令时，它们必须被永久地保存，有时候叫做第二存储，比如硬盘驭动器、光盘。图1-13显示的分析结果有助于理解主要存储和第二存储的概念。假设现在在图书馆做一些研究工作，在众多书籍中选择出儿本书，拿到学习桌上，然后坐下，再拿出笔记本和铅笔做些笔记和演算。当完成工作后，带走的将是记录信息和演算草稿的笔记本，但是并没有拿走那儿本书。在这个例子中，所有书刊是永久存储，挑选的书籍(数据和指令)被永久保存在那里。桌子好比暂时存储，那是一个在工作时保存数据及指令的地方。笔记本是整个工作的输出部分，而本人就是中央处理器，做的工作是阅读书籍及写下信息。下一页返回1.7存储设备工作时，会把所需的书留在桌子上直到把它读完。因为从书堆里面去取出和放回那儿本书，重复往返是毫无任何意义的。由此可见，中央处理器使用了主要存储或内存，以暂时保留数据及指令，需要处理时就提取出来。内存(桌子)提供快速但暂时的通道，而与此同时第二存储(书堆)给出的只能是永久但缓慢的连接。上一页下一页返回1.7存储设备1.7.1内存内存(也称主存)由随机存取存储器构成，位于主板和其他电路板上。随机存取存储器芯片能够直接独立安装在主板上或插在母板上的小电路板上(如图1-14所示)。这些小随机存取存储器板叫做内存条。有3种普遍的模块种类:DIMM(双列直插内存条)，这是最普通的类型;另一类是RIMM(RAMBUS内嵌式内存条)由Rambus公司设计;更老的一类是过时的SIMM(单列直插内存条)。每种类型内存条都有儿种不同的尺寸及特性，而且必须与主板所支持的内存条的尺寸和类型相匹配。上一页下一页返回1.7存储设备关掉电源，存储在随机存取存储器上的一切信息将会丢失，因为随机存取存储器芯片需要提供持续的电力供应以保持数据，这种记忆叫做易失性记忆，因为它只具有自然的暂时性。相反，另一种记忆可以永久性地保持数据，甚至当电源被切断后也可以保证数据不丢失，这种类型的记忆称为非易失性记忆，即ROM(只读存储器)。在本章将只介绍只读存储器芯片，在第6章将会介绍随机存取存储器模块。在使用WindowsXP时，可以看到正在使用的CPU的类型以及安装了多少内存。单击“开始”，右击“我的电脑”，然后在快捷菜单中选择“属性”。然后单击“常规”标签(如图1-15所示)。同时也能看到正在使用的系统的版本。上一页下一页返回1.7存储设备1.7.2外存主板上的随机存取存储器叫做主要存储(内存)。主要存储暂时性地在中央处理器处理数据的时候加载数据和指令。这些数据和指令同样永久保留在一些设备如光盘、硬盘以及优盘上，不能够被中央处理器所处理(叫做外存)，因此这些信息需要首先复制到内存(随机存取存储器)处理。内存与外存最重要的不同之处在于外存是永久性的。当关闭电脑时，外存的信息仍旧完好无损。最常见的外存设备有硬盘、光盘、USB存储设备。硬盘是一个包含以高速运转的转盘或磁盘的密封容器(如图1-16所示)。在磁盘旋转时，敏感读写头接触磁盘表面，同时在上面写入新数据并读取已存在的数据。上一页下一页返回1.7存储设备现在大多数的硬盘驭动器都使用一种叫做IDE(集成电路设备)的技术。通常硬盘驱动器接口和主板接口根据ANSI标准制造，即美国国家标准(网站为www.ansi.org)。磁盘接口的两个主要ATA标准是串行的ATA(最新标准)和并行的ATA(老标准)。并行ATA叫做EIDE(增强版IDE)标准或IDE标准，允许一个主板的两个接口连接两个数据电缆(如图1-17所示)。每个IDE带状传输电缆在IDE设备另一端都具有连接，同时在副IDE设备电缆的中间也有连接。使用这种接口，主板可以在一个系统里供给4个IDE设备。硬盘驱动，光盘驱动，在其他驱动中，磁带机能用全部4个连接，并且均被北桥芯片所控制。北桥芯片系统具有一个硬盘驭动连接到IDE设备上，而CD马伙动连接到了另一个IDE设备上(如图1-18所示)。上一页下一页返回1.7存储设备串行的ATA允许多于4个驱动器安装在同一个系统里面。图1-19显示了一串行ATA驱动接口。硬盘驱动器通过电源线从电源处接收电能(如图1-20所示)。在图1-20中可以看到每个驱动都通过电源接口接到右边的电缆上(图中未接通的电源线使数据线的连接方式更加显而易见)。第7章将介绍关于硬盘驱动器如何工作以及怎样安装。图1-21显示了一个CD-ROM后部与IDE数据电缆的连接以及电源线的连接。CD-ROM驱动器是外存储器，因为关闭电源时，存储在光盘上的数据仍然完好无损。第9章将会介绍不同的光盘技术和驱动器，其中有一些不仅可以读取还能够往磁盘上写入数据。上一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成仔细看主板，可以在主板的上部和底部看到许多细小的线条(如图1-22所示)。这些线有时候叫做路径，它们是能够让数据、指令和电流从主板上通过，连接各个组件的电源回路或者通道。这种按某种协议以及方法来传输的系统路径统称为总线(协议为采用的一系列的规则及标准)。总线其中一部分就是用于传输数据的线路，叫做数据总线。通过提供电压，二进制数据被放置在传输总线上，可以想象二进制信号并行地通过总线的“旅行”，但是在现实中，每条线路的电压并非是在“旅行”，而是全部在线路中。当线路一端的组件想要写入数据到另外一个组件时，第一个组件放置电压到数据总线的几条线路上，另外的一个组件会立即读取出这些线路上面的电压。下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成中央处理器和其他设备解读这些电压或者无电压。每条传输总线上的线路数也按二进制(0或1)构成，一些传输总线数据为8,16,32,64位或128位的带宽。例如，一条总线上有8条数据线路，这种传输数据的方式叫做8位总线传输。图1-23显示了中央处理器和内存中间的8位传输总线正在传送字母A(二元进制表示为01000001)。字节的所有位都被同时放置到传输总线的线路中。注意，计算机内部只有两种状态:开和关，它们分别代表0和1。在传输总线中，这两种状态中的0代表无电压，1代表有电压。所以传输总线在图1-23中有两条线路有电压，另外6条线路无电压，这样在总线中传输字母A的信息。图1-23中传输总线只有8位的带宽，但多数今天的传输线路是更宽的，有16,32,64,128位。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成主板可以拥有多于一条数据总线，而每条线都使用不同的协议、速度、数据传输宽度等。主板上与中央处理器、内存和不同名称的芯片通信的主要的传输总线都具有不同名称，它们分别是系统总线、前端总线、存储总线、主总线、本地总线和扩展总线。在本章中，将会用到系统总线和存储总线这一术语，在一些主板广告中经常使用前端总线这一术语作为参数。现在的主板大多数系统数据总线是64位。其中有一条线路在传输总线上叫做系统时钟或系统计时器，被用作主板上的芯片活动计时。主板上的晶振(如图1-24所示)与在手表中的作用相似，即发生震荡以产生系统时钟所需要的持续脉冲。这些脉冲从主板到芯片上和扩展槽以便确认所有系统中的活动都是同时进行的。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成计算机内部的一切存储都以二进制为单位，包括其自身的活动也是以二元形式进行的。中央处理器、传输总线和其他设备均以二进制模式工作:进行持续工作、执行命令及传输数据的复杂过程，即运行，停止;运行，停止;如此往复。每个设备都按时钟工作节拍工作，一些设备比如中央处理器，在时钟节拍发生时运行两次或者更多次数，另一些设备在节拍发生时只运行一次。还有些设备可能会在节拍发生时运行其他程序，但是所有工作都是根据节拍及时钟循环而进行的。可以把这看做与儿童跳绳相类似，系统时钟(相当于儿童摇绳的动作)提供循环及节拍，而设备(相当于跳绳的动作)则在二元模式中工作(跳与不跳的选择)。分析认为:一些儿童在每圈绳子通过时跳了两次或者更多次。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成时钟节拍可以多快呢?时钟速度是用赫兹为单位来测量的，赫兹每秒钟走一个循环，兆赫兹这个单位每秒钟走100万个循环，而千兆赫兹每秒钟走10亿个循环。现在主板的传输总线普通频率为1066MHz,800MHz,533MHz，或者是400MHz。当然也仍可以看到一些主板频率为200MHz,133MHz，或者更慢。换句话说，数据或指令可以放在系统传输总线以每秒8亿的频率运行。中央处理器的操作速度从166MHz到接近40亿赫兹不等。也就是中央处理器能以这样高的速率把数据或指令放在它的内部总线上。尽管总是提到中央处理器和主板传输总线的速度，而实际谈论这些设备应用一个更加准确的词叫做频率，因为“速度”这个术语所指的是连续的流动，而“频率”这一术语所指的是数字或流动的二元电荷:开和关，关和开。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成传输总线的线路包括数据、指令和电源线，并延伸到扩展槽(如图1-25所示)。尺寸的大小和扩展槽的形状取决于所使用的传输总线的类型。因此，测定传输总线的一个方式为检测主板上的扩展槽。图1-26显示了老式主板的3种扩展槽类型，而图1-27显示了新型的同样具有3种扩展槽的主板。这两个主板所显示的扩展槽类型都包括如下3种。(1)PCI(外设设备扩展接口):儿种不同长度的快速插槽和高速输入输出设备所使用的插槽。(2)AGP(加速图形接口):显卡使用的扩展槽。(3)ISA(工业标准结构):扩展槽已经过时，现在已属罕见。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成注意图1-26和图1-27所示的自色PCI(周边元件扩展接口)使用在老式或者新式主板上均可。主板会有一个视频卡的使用扩展插槽，老式板采用的是AGP(加速图形接口)插槽，新式板采用的是PCI-E×16视频插槽。PCI-E接口因根据总线位宽不同而有4种不同的插槽尺寸。最长尺寸(E×16)和最短尺寸(E×1)如图1-27所示。稍加练习便可以根据插槽长度、插槽的中断位置，以及主板边缘到插槽位置的距离来识别扩展槽。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成在第5章中，将会介绍每个扩展槽以自身的传输总线与中央处理器通信。包括PCI(周边元件扩展接口)传输总线、AGP(加速图形接口)传输总线和ISA(工业标准结构)总线，每一种都以不同速度运行和不同的特性同时供给这些不同插槽上的扩展卡。但是所有这些传输总线所连接的主传输总线或系统传输总线，是连接在中央处理器上面的。1.8.1接口(扩展)卡电路板不同于计算机里面的主板，它设置在主板的扩展槽上。有时候叫电路卡、转接板、扩展卡、接口卡或单一卡(如图1-28所示)。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成图1-29显示了主板和安装在机箱内部的扩展卡。通过仔细观察这些图例，可以了解视频卡是安装在AGP(加速图形接口)插槽中的，声卡和网卡是分别安装在两个PCI插槽中的，而调制解调器卡是安装在ISA插槽中的。图1-29还显示了在电脑机箱后部这些卡所对应的端口。在图1-29中这些扩展卡都可以将中央处理器连接到扩展设备。显卡是提供给显示器的端口。声卡是提供扬声器和麦克风的端口。网卡是提供网络电缆的端口，它可以使电脑能够上网。调制解调器卡是提供电话线的端口。连接这些外部设备的技术嵌入在这些卡本身中，并且这些卡也拥有与插入的槽口、主板和中央处理器进行通信的技术。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成最简单的检查特定扩展卡功能的方法就是看机箱背部插卡的末端(如图1-30所示)。比如，网卡有一个端口被设计用来匹配网络电缆，而内置调制解调器有一条或两条电缆，而电话插孔就是调制解调器电缆的端口。在本书中将会接触到许多练习以识别在扩展卡上的端口。注意有时候主板自己就有它本身的端口。1.8.2电源系统计算机系统中最重要的组件就是电源，它通常在机箱的背后(如图1-31所示)。电源模块是将交流电压转化到适合计算机承受的直流电压。电源模块从一个电源插座接收的交流电继而转化为比较低的直流电。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成老式电源模块具有电源电缆可以提供5~12V的直流电。新型的电源供应器可以提供3.3V,5V或12V的直流电。除了为计算机提供电能，电源供应器还有一个风扇设备直接利用输出电压的电流帮助冷却计算机内部的温度。因为计算机内部温度超过850C将会导致元件出故障。当计算机运转时，机箱内部其他风扇以及硬件驭动的运转和光盘驱动器是最主要的噪音来源。1.电源模块规范应用于能源供应器、机箱和主板的不同规范有:BTX，ATX,LPX,NLX,底版系统和过时的AT规范。这些规范的每一个都有几种变化。目前在电脑上使用的最常见的规范是ATX(如图1-32所示)，微ATX,BTX和NLX。最流行的规范是ATX，但最近流行使用BTX。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成ATX(AdvancedTechnologycXtended，一种PC主板架构规范)是当今最常使用的技术。ATX能源供应器和主板使用单一的电源连接器P1。P1连接器提供+3.3V电压的低电压给CPU电路，ATXP1连接器有20针(如图1-33所示)。ATX2.1版本在处理器插座增加了4针辅助连接器，以提供额外的12V电压(如图1-34所示)。这样的4针电缆提供12V的能源供应器叫做ATX12V能源供应器。当PCI快速插槽添加到主板时，需要更多的能源，ATX2.2允许使用24针的P1连接器。在P1连接器的额外4针是提供12V,5V或3.3V的针。支持PCI的主板和有24针的P1连接器有时候叫做增强ATX板。图1-35显示了20针P1电源插头的电源线和主板上的一个24针P1插座。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成图1-36显示了被主板使用的电源连接器(软盘驱动器、并行ATA、串行ATA驱动器)。2.电源的测量方式进入家中的零线在途中许多地方都是接好地的，而且在进入房间的保护盒中也是同样接地的。通过看三相插座看到这3根线:火线、零线和地线(如图1-37所示)。一般在220V的电路中，黑色和红色的是火线，自色的是地线，绿色或者裸线是地线。检验墙壁插座是裸线的正确方法是使用测电器，如图1-38所示。甚至尽管只有一个三相的插座，也要这么做，因为地线不一定正确地接到了地。为安全起见，要使用测电器去检测插座。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成3.能源之星系统(绿星系统)计算机一个非常重要的电源技术参数就是能源的节省和高效。以此为目标，外围设备多数都通过了能源之星(绿星)标准认证，以此表明此设备已经通过EPA(美国环境保护社)节能标准。绿星系统的适用设备包括计算机、显示器、打印机、复印机和传真机。能源之星标准是用来减少电能消费，用于保护和节省自然资源。通常意味着当不使用时，计算机或设备进入等待状态，运行休眠程序。在休眠模式下，设备消耗必须少于30W。计算机系统以多种方式执行能源之星标准。所有这些电源管理方法的目的都是为了节省能源。一些重要的方法如下。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成(1)高级配置和电源接口(ACPI)，在WindowsXP由系统BIOS支持，是一系列BIOS与操作系统通信的高级标准，显示当前硬件以及能源节省特性和如何使用。(2)高级电源管理(APM)规格由美国英特尔公司和微软公司支持，用于老式笔记本电脑且允许BIOS控制电源管理。(3)硬盘驭动器AT附件和其他类型驭动器允许驱动器在不使用时停止转动(关闭)。(4)DPMS(显示器电源管理)标准用于显示器和显卡。(5)ACPI是被大多数台式电脑所使用的现行标准。使用此标准，有4种模式即S1到S4，用于指示能源节省功能的不同级别。下面列出的为能源节省级别从低到高的排列顺序。上一页下一页返回1.8主板中用于设备间信息传递的构成①在S1模式中，硬盘和显示器被关闭，并且所有运行设备正常。一些生产厂商管此种模式叫做睡眠模式或者等待状态。②在S2模式中，硬盘、显示器和处理器被关闭。此模式又叫等待模式或睡眠模式。③在S3模式中，除了RAM(随机存取存储器)之外的所有设备都被关闭，有够用的系统空间回应唤醒操作，比如按键盘上的键或者移动鼠标。此模式有时候叫做睡眠模式、悬挂模式、等待模式，或者叫悬挂到RAM(随机存取存储器)。④S4模式叫做休眠模式。在休眠状态，所有RAM的内容都被复制到了硬盘驱动器的一个文件上，然后系统关闭。当电源键被按下的时候，系统不用经历缓慢的引导过程，而是可以快速读取休眠文件的内容然后恢复系统至S4模式之前的状态。上一页返回1.9主板和其他电路板上存储的程序主板上存储了一些非常基本的程序，这些程序指令足够使计算机正常工作。包括使用一些类似键盘的硬件设备，以及搜索储存在硬盘或光盘设备上的操作系统程序，这些数据和程序均储存在主板特殊的ROM(只读存储器)芯片中，叫做BIOS(基本输入输出系统)。有时候其他电路板(如显卡)，同样具有ROMBIOS芯片。在ROM芯片里面，硬件和软件的差别就变得模糊。然而大多数时候，还是比较容易区分硬件和软件的。举例来说，硬盘是一个硬件，但是存储在其中的包含一系列指令的文件叫做软件。此软件文件也叫做程序，也许此时这个程序存储在磁盘上面，但过一段时间可以把这个程序删除掉然后再在上面写一个新的程序。在这个案例中，很明显硬盘是永久性的物理实体，而程序则不是。但有时候，硬件与软件是难以区分的。下一页返回1.9主板和其他电路板上存储的程序比如，在计算机内部电路板上的一个ROM芯片，芯片上有些软件程序是在加工时被永久地蚀刻在上面的，这种软件事实上成为硬件的一部分了，而且很难被改变。在此案例中，软件和硬件紧密地联系在一起，无论是物理区分还是逻辑区分，都很难去把二者分割开来。嵌入硬件的软件由于其混合的自然属性通常被视为固件。图1-39显示出主板上含着ROMBIOS程序的嵌入型固件芯片。主板ROMBIOS服务于3种目的:管理简单设备的BIOS(系统BIOS),开启计算机的BIOS(启动BIOS),更改主板上面的一些设置的BIOS(安装CMOS)。这些主板设置都存储在固件芯片上一个小容量的随机存取内存里，叫做CMOSRAM

(互补金属氧化物半导体随机存取存储器)，或者叫CMOSO。上一页下一页返回1.9主板和其他电路板上存储的程序存储在CMOSRAM上的设置包括当前日期和时间，哪个硬盘驱动器是主驱动器以及串行端口和并行端口是如何设置的等。当第一次打开计算机时，计算机会自动寻找在CMOSRAM里面的设置，以便找出计算机所期待找到的是什么硬件。CMOSRAM通常接近固件芯片，由主板或者机箱的一块电池提供电源(如图1-33所示)，因此当计算机关闭的时候，CMOSRAM仍然保留着数据。主板生产厂商经常发行主板上ROMBIOS的更新版本。若主板出现问题或者你想使用主板刚刚获得的某一新特性，那么就需要升级BIOS。在过去，这意味着去购买一个新的ROM芯片并且在主板上面相应调整。然而，当今主板的ROM使用的是闪存ROM，软件被储存在这些芯片上，可以被新软件改写(在第5章中将会介绍如何对此进行操作)。上一页下一页返回1.9主板和其他电路板上存储的程序BIOS可以支持主板上的重要技术，即高级设置和ACPI(高级配置与电源接口)、高级APM(电源管理)和PnP(即插即用标准)技术。BIOS和OS(操作系统)的另外一个特性就是即插即用，这是一种被用于使新硬件设备的安装更加简易的标准设计。如果BIOS是一个PnP(即插即用)BIOS，它将会自动开启配置系统硬件设备的进程。它收集相关设备的信息然后把这些信息传送到操作系统。如果操作系统也同样是适应基本即插即用系统，那么就会用到那些所收集到的信息以完成硬件配置过程。上一页下一页返回1.9主板和其他电路板上存储的程序ESCD(扩展系统配置数据)PnPBIOS是PnP的增强版本。它创建了一些非PnP自主完成的，而是由人为手动进行设置操作的参数列表。此ESCD写在了BIOS芯片上，因此当下次引导系统时，启动BIOS可以如实地传递那些扩展配置数据信息给Windows操作系统。BIOS芯片的增强版芯片是一块RAM(随机存取存储器)芯片，叫做永久RAM或PRAM,可以不利用电池保持数据，而这些特性都是CMOS安装芯片所需要的。上一页下一页返回1.9主板和其他电路板上存储的程序一些ACPI电源管理特性可以被Windows(如图1-40所示)和其他BIOS(如图1-41所示)系统控制，如图。在很多情况下，Windows和BIOS共享电源管理特性的管理，这可能经常导致冲突和混乱。因此需要使用Windows系统管理电源。比如，休眠设置可以被Windows控制，但BIOS的休眠在工作时必须开启。为Windows管理电源特性，在控制面板打开电源选项程序(当电源选项属性窗口打开)，如图1-42所示。上一页返回1.10本章摘要(1)计算机同时需要硬件和软件才能工作。(2)微型计算机的4种基本功能是输入、输出、处理和存储数据。(3)存储在计算机内部的数据和指令都是二进制形式的，数据只有两种状态一开和关，或0和1——叫做位。8位等于1字节。(4)4种最重要的输入输出设备是键盘、鼠标、打印机和显示器。(5)计算机内部最重要的组件是主板，也叫做母板或系统板。它包括机箱内部最重要的微芯片、中央处理器(微处理器或处理器)，还包括其他电路板和外围设备。所有在中央处理器和其他设备之间的通信都必须通过主板。下一页返回1.10本章摘要(6)ROMBIOS(只读存储器基本输入输出系统，或固件微芯片)是硬件和软件的混合体，包括芯片上被固化的程序。(7)大多数微芯片都用CMOS(互补金属氧化物半导体)技术制造。(8)每个硬件驱动器都需要一种方式与中央处理器交流，并且需要软件控制和电源。(9)计算机机箱外部的设备通过机箱上的端口连接到主板。普通端口有网络端口、火线端口、音频端口、串行端口、并行端口、USB端口、游戏端口、键盘端口和鼠标端口。(10)插入主板扩展槽中的电路板可以提供主板和外围设备之间的接口，或者自身就可以作为接口(内置调制解调器就是一个例子)。上一页下一页返回1.10本章摘要(11)主板上的芯片控制着主板大多数的活动并包括其他儿种设备控制器，如USB控制器、内存控制器、IDE控制器等。(12)主存储器叫做内存，是中央处理器暂时存储和加载信息和指令的部分。(13)RAM(随机存取存储器)有独立芯片、SIMM(单列直插内存条)、DIMMs(双列直插内存条)和RIMM(RAMBUS内嵌式内存条)等。(14)外第二存储器比内存储器速度慢，但是它是永久存储器。属于外存储器的有硬盘驱动器、光盘驱动器、闪存驱动器等。(15)目前大多数的硬盘驭动器、光盘驭动器均使用串行ATA接口连接。老式的硬盘驱动器是高级ATA标准接口，通常叫做EIDE(增强型智能磁盘设备)技术。上一页下一页返回1.10本章摘要(16)系统时钟用来使主板的活动同步，时钟发送连续的脉冲到传输总线以便使不同组件能够控制自身活动的速度。(17)主板可以有几组传输总线，包括系统传输总线，PCI快速传输总线，PCI传输总线，AGP传输总线和过时的ISA(工业标准结构)传输总线。(18)主板上的活动频率是用兆赫兹为单位进行测量的，或者每秒钟100万个周期。在系统中处理器比其他组件运行的频率都高，处理器的频率用千兆赫为单位测量，或者每秒钟10亿个周期。(19)在计算机机箱内部的电源模块可以同时为机箱内部和外部的组件提供电流。一些外设则通过自带的电缆获得电源。上一页下一页返回1.10本章摘要(20)主板上的ROMBIOS装有启动电脑所需要的基本程序并且在开机后开始处理操作系统的进程。大多数BIOS使用闪存ROM，这意味着BIOS程序