煙臺大學 計算機組裝與維護

1、第三章 微型計算機硬件組成3.1 微型計算機概述微型計算機概述 一個實際使用的多媒體微機硬件系統至少需要主機、鍵盤、鼠標、顯示器和音箱等五個部分。n1. 顯示器 n2. 主機 n3. 鍵盤 n4. 鼠標 n5. 音箱 電源光驅 軟驅 顯示卡 網卡 CPU 主板 硬盤 圖3.1主 板n3.1.1微型計算機的硬件結構 3.1.2微型計算機的結構方式 n1. 臺式個人微機（臥式、立式） n2. 一體機 n3. 準系統機 n 4.筆記本電腦 n5. 平板電腦（Tablet PC） 目前微機主要有目前微機主要有5種結構方式。種結構方式。 圖3.4 液晶一體機圖3.3 一臺標準的多媒體微機圖3.5 準系統

2、機圖3.6 筆記本電腦圖3.7 平板電腦3.2 主機系統主機系統 主機系統是微機的主要組成部件，一般包括中央處理器、主板、內存、硬盤、軟驅、光驅等。3.2.1中央處理器CPU n 在微型計算機中，運算器和控制器被制作在同一塊半導體芯片內，被稱為中央處理器，也稱微處理器，如圖3.8所示。CPU是整個微機硬件系統的核心，是計算機的重要部件，負責對信息和數據進行運算和處理，并實現本身運行過程的自動化。其作用相當于人的大腦，控制著整臺電腦的運行。 圖3.8 CPU的外觀和物理構造n（1）字長 字長是指CPU可以同時處理的二進制數據的位數，是最重要的一個技術性能指標。 n（2）CPU外頻 外頻是CPU乃

3、至整個計算機系統的基準頻率，是主板為CPU提供的基準時鐘頻率，單位是MHz(兆赫茲)。 n（3）CPU主頻 CPU主頻也稱工作頻率，是CPU內核(整數和浮點運算器)電路的實際運行頻率。CPU主頻越高，計算機運行速度就越快。n（4）CPU制造工藝 CPU制造工藝是指CPU核心中線路的寬度和制造晶體管圖形的尺寸，一般用微米（m）表示。 1.CPU的主要技術指標 2 2CPU CPU 的接口的接口n 目前的主流處理器大多采用針腳式接口，稱為Socket，如圖3.9所示。因針腳數的不同而有Socket 478、Socket 775、Socket 754 、Socket 939等接口類型。P4系列的So

4、cket 775和AMD Athlon XP系列的Socket A即Socket 754是現在處理器市場中的主流。目前普遍采用的是LGA 封裝的P4 Prescott 核心處理器采用無針腳設計，將處理器的針腳轉移至主板插座中。 圖3.9 CPU的接口3CPU的主要生產廠家 n 目前微機中普遍使用的CPU主要有兩個美國生產商生產：Intel和AMD。 圖3.10 Intel和AMD公司的標志4. CPU產品的發(fā)展方向產品的發(fā)展方向n CPU的制造工藝有它的極限，目前一般采用多核心（即一塊集成電路基板上有兩個或者多個CPU核心）技術來提高CPU的整體性能。所以Intel和AMD紛紛推出了雙核心架構

5、的CPU，未來可能會有更多核心的CPU問世。 圖3.11雙核心CPU設計原理圖3.2.2微機主板 n 主板也稱主機板（Main Board）、系統板（System Board）或母板（Mother Board），是微機硬件系統中最大的一塊電路版，如圖3.12所示。主板是整個微機內部結構的基礎，為各種磁和光存儲設備、打印機和掃描儀數碼相機等I/O設備提供接口；為CPU、內存、顯示卡和其他各種功能卡提供安裝插槽。 圖3.12 主板CPU插槽PCI插槽AGP插槽ATX電源插槽內存插槽IDE插槽主板供電電池BIOS北橋南橋軟驅插槽鼠標鍵盤插槽USB插槽n CPU插座是放置和固定CPU的地方，中間放置C

6、PU， 外圍的支架可固定CPU的散熱風扇，如圖3.13所示。CPU的插座多為Socket架構，呈白色，根據支持的CPU不同，CPU的插座也不同，主要是針腳數不同。 主板的主要組成部分： 1. CPU插座 圖3.13 CPU插座2芯片組 n 芯片組是計算機主板上除了CPU以外最重要的部件之一，是區(qū)分主板的一個重要標志，如圖3.14所示?？梢哉f，芯片組就是主板的大腦，人的大腦分為左腦和右腦，而芯片組也是由北橋芯片與南橋芯片所組成的。其中北橋芯片控制的是系統總線 ，南橋芯片則是負責大部分的I/O（輸入和輸出）圖3.14 威盛 PT880芯片組3. 內存插槽 n此插槽是主板上用來安裝內存條的地方，如圖

7、3.15所示。 圖3.15 主板上的內存插槽4PCI 插槽 n PCI擴展槽的長度較短，呈白色，一般有2個至6個，通常用來安裝聲卡、網卡、電視卡等等，如圖3.16所示。 圖3.16 主板上的PCI插槽5IDE 驅動器和軟驅接口 6SATA 硬盤數據線接口 n 硬盤、光驅、軟驅是微機中的重要存儲設備，它們必須通過數據線和主板連接才能組成一個完整的系統。目前市場上的光驅和一部分硬盤大多數都采用IDE PATA接口，隨著存儲技術的發(fā)展，市場上采用新型SATA串行ATA 接口的硬盤越來越多，因此，大部分主流主板為了支持 SATA 硬盤，都設計了SATA 硬盤數據線接口 圖3.17 IDE 驅動器和軟驅

8、接口圖3.18 SATA 硬盤數據線接口7外部輸入及輸出接口 圖3.19外部輸入及輸出接口3.2.3微機內存 n 微機內存是計算機的重要部件之一。為了解決CPU的運算速度與外部設備傳輸速度不匹配的問題，在主板上設置了內存，外部設備先將數據送給內存，然后內存再將數據送給CPU，CPU再將運算結果回送給內存，內存再將數據送到外部設備存儲起來。n 內存泛指計算機系統中存放數據與指令的半導體存儲單元，包括RAM、ROM、CACHE等。人們習慣將RAM直接稱為內存，或稱為內存條，如圖3.20所示。圖3.20 微機中使用的內存條 隨機存取存儲器RAM和只讀存儲器ROM11、 隨機存取存儲器RAM（Rand

9、om Access Memory） 隨機存取存儲器是計算機的主存，CPU對它們既可讀出數據又可寫入數據。一旦關機斷電，RAM中的信息將全部消失。RAM又分為靜態(tài)內存SDRAM和動態(tài)內存DRAM兩種。 2、只讀存儲器ROM（Read only Memory） CPU對ROM只取不存，它里面存儲的信息一般由主板制造商寫入并固化處理，普通用戶是無法修改的，即使斷電，ROM中的信息也不會丟失。ROM一般存儲主板的BIOS程序，BIOS（Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統），是只讀存儲器基本輸入輸出系統的簡寫。 CACHE（高速緩沖存儲器 ）n Cache 的英文原意是

10、“儲藏”，它一般使用SRAM（靜態(tài)內存）制造，它與CPU之間交換數據的速度高于DRAM，所以被稱作“高速緩沖存儲器”，簡稱為“高速緩存”。 n 在操作系統啟動以后，CPU就把DRAM中經常被調用的一些系統信息暫時儲存在Cache里面，以后當CPU需要調用這些信息時，首先到Cache里去找，如果找到了，就直接從Cache里讀取，這樣利用Cache的高速性能就可以節(jié)省很多時間。大多數CPU在自身中集成了一定量的Cache，一般被稱作“一級緩存”或“內置Cache”。 3.2.4微機總線與接口 n 任何一個微處理器都要與一定數量的部件和外圍設備連接，但如果將各部件和每一種外圍設備都分別用一組線路與C

11、PU直接連接，那么連線將會錯綜復雜，甚至難以實現。為了簡化硬件電路設計、簡化系統結構，常用一組線路，配置以適當的接口電路，與各部件和外圍設備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。n 采用總線結構便于部件和設備的擴充，尤其制定了統一的總線標準則容易使不同設備間實現互連。按總線的功能可分為：地址總線、數據總線、控制總線 。通常所說的總線都包括上述三個組成部分，地址總線用來傳送地址信息，數據總線用來傳送數據信息，控制總線用來傳送各種控制信號。 目前比較流行的總線接口技術 1PCI總線 n PCI是Peripheral Component Interconnect（外設部件互連）的縮寫，是由Intel公

12、司1991年推出的一種局部總線。它為顯卡，聲卡，網卡，MODEM等設備提供了連接接口，它的工作頻率為33MHz/66MHz。它是目前個人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。 圖3.22 32位與64位的PCI插槽2IEEE-1394總線 n IEEE1394是一種外部串行總線標準，它可以達到400MB/s的數據傳輸速率，十分適合視頻影像的傳輸。標準的1394接口可以同時傳送數字視頻信號以及數字音頻信號，相對于模擬視頻接口，1394技術在采集和回錄過程中沒有任何信號的損失，正是由于這個優(yōu)勢，1394卡更多地是被人們當做視頻采集卡來使用，如圖3.23所示。 圖3.23 F

13、irewire擴展接口卡3USB總線 n 通用串行總線USB（Universal Serial Bus）是一種新型接口標準，如圖3.24所示。它基于通用連接技術，實現外設的簡單快速連接，達到方便用戶、降低成本、擴展PC連接外設范圍的目的。它可以為外設提供電源，而不像普通的使用串、并口的設備需要單獨的供電系統。 圖3.24 主板上的USB接口USB設備具有以下優(yōu)點：n（1）可以熱插拔。n（2）攜帶方便。n（3）標準統一。常見的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標鍵盤，并口的打印機掃描儀，可是有了USB之后，這些應用外設統統可以用同樣的標準與PC連接，這時就有了USB硬盤、USB鼠標、USB打印機等等。

14、n（4）可以連接多個設備。最高可連接至127個設備。另外，快速是USB技術的突出特點之一，USB1.1的最高傳輸率可達12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，USB2.0最高傳輸率可達480Mbps。4PCI Express串行總線 n PCI Express和PCI不同的是實現了傳輸方式從并行到串行的轉變，如圖3.25所示。PCI Express是采用點對點的串行連接方式，這個和以前的并行通道大為不同，它允許和每個設備建立獨立的數據傳輸通道，不用再向整個系統請求帶寬，這樣也就輕松的到達了其他接口設備可望而不可及的高帶寬?，F在的顯示卡都采用這種總線結構來達到快讀傳輸數據的目的。 圖3.

15、25 PCI-E總線插槽3.3外部存儲器 n 從計算機系統的結構來看，存儲器可分內存儲器和外存儲器兩大類。內存儲器與CPU直接聯系，負責各種軟件的運行；外存儲器包括軟盤、硬盤、光盤、磁帶機、優(yōu)盤等。 3.3.1軟盤存儲器 n 軟盤又叫磁盤，現在使用的軟盤都是3.5 英寸的，通常稱為小盤。小盤都有一個塑料外殼，在塑料殼的內部含著軟盤盤片，盤片上涂有一層磁性材料-氧化鐵，它是記錄數據的介質。軟盤提供了一種簡單的寫保護方法，3.5英寸盤是靠一個方塊來實現的。撥下去打開方孔(透光)就是寫保護了，反之就是打開寫保護。圖3.26 軟驅工作原理n 軟盤在格式化后被分成若干個磁道，每個磁道又分為若干個扇區(qū)，每

16、個扇區(qū)存儲512個字節(jié)。一個 1.44 MB 的軟盤，它有80 個磁道，每個磁道有18 個扇區(qū)，兩面都可以存儲數據，磁盤容量可按下面公式計算：n 磁盤容量=每扇區(qū)字節(jié)數每磁道扇區(qū)數每面磁道數面數=512188021.44 MB 。3.3.2硬盤存儲器 n 硬盤存儲器是將硬盤盤片與驅動器裝在一起的，簡稱硬盤，如圖3.27所示。圖3.27 硬盤的外內部結構n 硬盤盤片由一個或者多個鋁制的碟片組成，這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。硬盤是集精密機械、微電子電路、電磁轉換為一體的電腦存儲設備，它存儲著電腦系統資源（如操作系統、各種程序、應用軟件和工具軟件等）和重要的信息及數據。n 硬盤容量計算公式：硬盤容量

17、=盤面數柱面數扇區(qū)數512字節(jié)1硬盤的性能指標 n（1）容量 n（2）轉速 n（3）平均尋道時間 n（4）單碟容量 n（5）緩存 n（6）數據傳輸率 2硬盤使用注意事項 n（1）正確地開、關主機電源n（2）硬盤在工作時一定要防震n（3）千萬不要擅自將硬盤拆開 3.3.3光盤驅動器 n 光盤驅動器就是我們平常所說的光驅，是讀取光盤信息的設備，是多媒體電腦不可缺少的硬件。光盤存儲容量大，價格便宜，保存時間長，適宜保存大量的數據，如聲音、圖像、動畫、視頻信息、電影等多媒體信息。 n 光盤存儲器是基于物理學的“光的反射”原理。當我們把帶有凹凸那一面向下對著激光頭，激光透過表面透明基片照射到凹凸面上，然

18、后聚焦在反射層的凹進和凸起上。凸起面將激光按原路程反射回去，同時不會減弱光的強度；凹進面則將光線向四面發(fā)射出去，光驅就是靠光的“反射和發(fā)散”來識別數據的。 1 1CD-ROM CD-ROM 光驅光驅nCD-ROM光驅又稱為只讀光盤驅動器，已經成為個人電腦的基本配置。CD-ROM容量大、兼容性強、速度快、盤體成本低、使用方便，是集光、電、機和磁一體化產品，是計算機上很重要的輸入設備，安裝軟件、聽 CD、看電影等都要用到CD-ROM光驅，如圖3.28所示。圖3.28 摩西52X CD-ROM2CD-R/RW 驅動器 n往光盤上寫入內容就要使用CD-R/RW驅動器，俗稱光盤刻錄機，如圖3.29所示。

19、CD-R盤片只能進行一次性寫入，CD-RW盤片可以進行反復讀寫光盤。CD-R盤片是在聚碳酸脂制成的片基上噴涂了一層染料層，染料層分解后不能復原，只能燒錄一次。而CD-RW盤片是使用一種特殊的相變材料來存儲信息，在高溫下能由低反射率的非結晶狀態(tài)轉變?yōu)楦叻瓷渎实慕Y晶狀態(tài)，從而記錄數據信息，具備熱轉換性，可以反復擦寫。 圖3.29 索尼CD刻錄機3DVD-ROM驅動器 nDVD全稱是Digital Vertile Disk （數字通用光驅），光盤容量大，直徑為12厘米的光盤其單面單層存儲容量就可達4.7GB，其雙面雙層的盤片存儲容量可以達到17GB。 所以DVD 光驅也逐漸成為市場上的主流，如圖3.

20、30所示。DVD-ROM除了具備CD-ROM 的全部功能外，還可讀取DVD 電影和數據光盤。 圖3.30 DVD-ROM驅動器4. DVD4. DVDRWRW驅動器驅動器和和5 5BluBlu-ray-ray藍光光盤驅動器藍光光盤驅動器nDVD+RW驅動器即是DVD刻錄機。n藍光光盤驅動器被譽為下一代的光盤驅動器。Blu-ray Disc技術的最大優(yōu)點是，可以在直徑為12厘米的單面單層規(guī)格的Blu-ray Disc上刻錄容量高達27GB的數據資料。3.3.4移動存儲設備 n 在科技不斷發(fā)展的時代，越來越多的數據需要人們進行隨時隨地存儲和使用。在這種情況下，移動存儲很快地走進了主流市場，開始是U

21、SB移動硬盤，其后市場上出現了閃存移動存儲器（即優(yōu)盤）。對于外設而言，移動存儲器便于攜帶，使用簡單，速度極快，容量也不斷地增大，目前的移動存儲設備逐步取代了軟盤。1移動硬盤 n 移動硬盤就是以硬盤為存儲介質，屬于便攜式的存儲設備。目前市場上大多數的移動硬盤所采用的是標準的2.5英寸筆記本硬盤，如圖3.31所示。還有少數采用1.8 英寸超薄筆記本硬盤。它們的特性就是速度較快，容量較大，可以以較快的速度與系統進行數據交換。 圖3.31 移動硬盤2. 優(yōu)盤與MP3播放器 n（1）優(yōu)盤 優(yōu)盤 （Only Disk）又叫U 盤，或者閃存（Flash Memory），是一種流行的移動存儲產品，主要用于存儲

22、較大的數據文件和在電腦之間方便地交換文件，n（2）MP3 播放器 MP3播放器是目前主流的數碼播放器，是發(fā)展速度最快的一種數碼產品。MP3是利用一種音頻壓縮技術，將聲音用110甚至112的壓縮率壓縮。由于這種壓縮方式的全稱叫MPEG Audio Layer3，所以人們把它簡稱為MP3。用MP3形式存儲的音樂就叫作MP3音樂，能播放MP3音樂的機器就叫作MP3播放器。3. 微硬盤 n 微硬盤的盤片面積只有1英寸，整體也不過電話卡1/3面積，主流容量卻達到了1-15GB級水平，未來會有60GB的產品面世，可反復擦寫30萬次以上，通常能穩(wěn)定工作五年 圖3.34 微硬盤3.3.5存儲系統的層次結構 圖

23、3.35 存儲系統的層次結構從圖中可以看出，在各種存儲設備中，存儲速度快慢分別是：CPU寄存器CACHE（高速緩存）內存（RAM）硬盤光驅軟驅3.4 常用外部設備 n3.4.1輸入設備 圖3.36 微機的輸入設備結構3.4.2輸出設備1. 1. 顯示卡顯示卡 顯示卡就是通常所說的圖形加速卡，如圖3.42所示。顯示卡的基本作用就是控制計算機的圖形輸出，是連接CPU和顯示器之間的紐帶。通常由顯示芯片、顯示內存、Flash ROM、VGA插頭及其他外圍元件構成。顯卡通常是以附加卡的形式安裝在計算機主板的擴展槽中，或集成在主板上。圖3.42 顯示卡組成結構圖2. 顯示器 n 顯示器又叫監(jiān)視器（Monitor）。顯示器是計算機最主要的輸出設備，是人與計算機交流的主要渠道。目前微機中所使用的顯示器一般有兩種：CRT陰極射線管顯示