1、第2篇 計(jì)算機(jī)主機(jī)第3章 CPU第4章 內(nèi)存 第5章 主板 第6章 機(jī)箱與電源3.1 CPU的結(jié)構(gòu) CPU內(nèi)核 CPU內(nèi)核又稱核心，由極純的單晶硅構(gòu)成。CPU內(nèi)核的大小一般在200mm2300mm2之間（指甲般大小）。 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)由控制單元、邏輯運(yùn)算單元、存儲單元(包括內(nèi)部總線和緩存器)三大部分組成。 CPU核心系列 CPU的每一款核心類型對應(yīng)相應(yīng)的制造工藝，相應(yīng)的核心面積、晶體管數(shù)、時(shí)鐘頻率，高速緩存級數(shù)、高速緩存的大小，相應(yīng)的流水線架構(gòu)和所支持的指令集，相應(yīng)的核心電壓、核心電流、功耗、發(fā)熱量，相應(yīng)的封裝方式、接口類型、前端總線頻率等。 核心系列核心系列 Conroe核心核心 Conro

2、e核心系列包括桌面、筆記本和服務(wù)器三方面的核心類型，代號分別是，Conroe、Merom和Woodcrest，均為64位微處理器、雙核產(chǎn)品。 Nehalem核心系列核心系列 2008年底始發(fā)布，45nm High-k 技術(shù)制造工藝，增強(qiáng)4 核酷睿 微架構(gòu)。該系列放棄了FSB，改用Quick Path Interconnect（QPI）總線；采用Intel 超線程(Hyper-Threading)技術(shù) (2路同步多線程)，動(dòng)態(tài)超頻(Turbo Boost)技術(shù)，動(dòng)態(tài)功耗管理，集成內(nèi)存控制器等；采用LGA 1 366接口（用于高端四核Bloomfield處理器），以及LGA 1 160接口（用于中

3、端四核Lynnfield和低端雙核Havendale處理器）。 3.2 CPU的封裝與接口 封 裝 CPU的封裝起到保護(hù)CPU內(nèi)核，使內(nèi)核芯片與空氣隔離，防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路帶來的腐蝕作用。即，封裝起到安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用。更重要的，封裝還是溝通芯片內(nèi)部與外部電路的橋梁芯片上的接點(diǎn)通過導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，引腳再與主板連接從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和通信。另一方面，封裝后的芯片更便于安裝和運(yùn)輸。 CPU制造工藝、封裝方式及其發(fā)展制造工藝、封裝方式及其發(fā)展 FC-PGA（反轉(zhuǎn)針柵陣列）封裝形式） CPU的接口的接口 Socket 775 (LGA775) 又稱為So

4、cket T，Intel采用的標(biāo)準(zhǔn)接口，用于單核Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D，雙核Pentium D、Pentium EE等CPU。Socket 775接口為觸點(diǎn)式，以775個(gè)觸點(diǎn)取代了傳統(tǒng)的針腳。通過與對應(yīng)的Socket 775架構(gòu)插槽內(nèi)的775根觸針接觸來傳輸信號。觸點(diǎn)式接口提高了處理器生產(chǎn)的良品率、降低了生產(chǎn)成本。 Socket AM2 AMD公司2006年5月發(fā)布，AMD64位桌面CPU的接口標(biāo)準(zhǔn)，940根針腳，支持雙通道DDR2內(nèi)存。 Socket 1 366（LGA 1 366） 又稱為Socket B，Intel公司2008年11月推出的接口標(biāo)

5、準(zhǔn)，用于多核Core i7、Core i7 Extreme等CPU，采用1 366根針腳，支持QPI總線架構(gòu)，支持三通道DDR3內(nèi)存。3.3 CPU的性能指標(biāo) 1. 主頻 2. 高速緩存 3. 指令與指令集 4. 流水線 5. 制造工藝 6. 工作電壓 CPU的主頻由下式計(jì)算得： CPU主頻外部時(shí)鐘頻率（外頻）倍頻系數(shù) 主頻：CPU的時(shí)鐘頻率（CPU clock frequency），也稱內(nèi)頻，單位為Hz。 外頻：CPU的外部時(shí)鐘頻率，與主板提供的頻率相匹配。 倍頻系數(shù)（簡稱倍頻） Core（酷睿）系列處理器（酷睿）系列處理器性能性能性能性能 = 頻率頻率 每個(gè)時(shí)鐘周期的指令數(shù)每個(gè)時(shí)鐘周期的指

6、令數(shù)(不考慮架構(gòu)等因素不考慮架構(gòu)等因素) 一級高速緩存（一級高速緩存（L1 CacheL1 Cache），內(nèi)置在CPU內(nèi)部，與CPU相同的速率運(yùn)行。 二級高速緩存（二級高速緩存（L2 CacheL2 Cache），），集成在CPU內(nèi)部。 三級高速緩存（三級高速緩存（L3 CacheL3 Cache） 微指令（微指令（Micro instructionMicro instruction） CPU核心（Die）高速緩存流水線流水線 流水線技術(shù)為一個(gè)CPU時(shí)鐘周期完成一條指令的運(yùn)行，CPU中由56個(gè)不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線。 制造工藝制造工藝 Prescott處理器核心的像片Pres

7、cott核心使用90納米工藝制程，Nehalem核心采用45納米工藝制程 。1米 = 1 000 000 微米微米 = 1 000 000 000 納米 （10億納米） 頭發(fā)絲直徑為60微米， 90納米是頭發(fā)絲直徑的1/666.67，65納米是頭發(fā)絲直徑的1/920 ，45納米是頭發(fā)絲直徑的1/1333 。 3.4 CPU的工作過程 CPU運(yùn)行時(shí)所需要數(shù)據(jù)的調(diào)用順序 首先訪問L1 Cache獲取，在L1 Cache中讀取的命中率約占總數(shù)據(jù)量的80%。 若訪問L1 Cache得不到，轉(zhuǎn)到L2 Cache中調(diào)用，命中率約占總數(shù)據(jù)量的16%(100-80%)x80%)。 若訪問L2 Cache得不到

8、，轉(zhuǎn)到L3 Cache中調(diào)用（設(shè)該機(jī)擁有L3 Cache），命中率約占總數(shù)據(jù)量的3.2%。 若訪問L3 Cache得不到，轉(zhuǎn)到內(nèi)存及虛擬內(nèi)存（硬盤）中調(diào)用，命中率總數(shù)據(jù)量的4%。 指令執(zhí)行遇到轉(zhuǎn)移類指令時(shí)，可能出現(xiàn)分支預(yù)測錯(cuò)誤。若出現(xiàn)分支預(yù)測錯(cuò)誤，整個(gè)流水線上所有的指令將全部被取消，流水線必須被清空。CPU需要到內(nèi)存或緩存中調(diào)用正確的運(yùn)算指令數(shù)據(jù)，流水線重新被充滿。3.5 CPU散熱器CPU散熱器 （1）散熱片（2）風(fēng)扇3.6 CPU選購 1CPU產(chǎn)品列舉 2主流 3. CPU核心類型 4. CPU選配要領(lǐng) 第第1行行 標(biāo)示著生產(chǎn)廠商的商標(biāo)標(biāo)示著生產(chǎn)廠商的商標(biāo)INTEL，X86系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，型號為

9、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，型號為E7200。第第2行行 表示是酷睿表示是酷睿2微處理器，雙核。微處理器，雙核。第第3行行 “SLAVN”是該是該CPU的編號，的編號，“MALAY”表示該表示該CPU的產(chǎn)地是馬來西亞，的產(chǎn)地是馬來西亞，其他如：其他如：“COSTARICA”哥斯達(dá)利加，哥斯達(dá)利加，“Philippines”菲律賓，菲律賓，“Ireland”愛爾蘭。愛爾蘭。第第4行行 由由4組編碼組成：第組編碼組成：第1組表示主頻組表示主頻為為2.53GHz；第；第2組表示二級緩存為組表示二級緩存為3MB；第第3組表示前端總線頻率為組表示前端總線頻率為1 066MHz；第；第4組表示兼容的電路板為組表示兼容的電路

10、板為86。第第5行行 第第1項(xiàng)項(xiàng)Q807代表該代表該CPU的生產(chǎn)年的生產(chǎn)年份為份為08年，周次為第年，周次為第7周；第周；第2項(xiàng)項(xiàng)“A404”是是該該CPU的生產(chǎn)序列號。的生產(chǎn)序列號。INTEL CPU標(biāo)識第第1行行 注明該處理器的生產(chǎn)廠商是注明該處理器的生產(chǎn)廠商是AMD公司，公司，產(chǎn)品型號為產(chǎn)品型號為Athlon TH 64 X2。第第2行行 AMD CPU的的OPN序號。序號。“ADX”表示表示處理器的功耗（處理器的功耗（ADO代表代表65W，ADD代表代表89W，ADX代表代表125W），），“6000”代表該處理器的代表該處理器的PR值和型號；值和型號；“I”表示采用表示采用Socke

11、t AM2接口，接口，“AA”表示具備智能溫控技術(shù)，表示具備智能溫控技術(shù)，“6”表示處理器表示處理器二級緩存大小為二級緩存大小為1MB2，“CZ”代表采用代表采用90納納米制程的米制程的Windsor核心。核心。第第3行行 ACBVF 0651VPMW，核心的周期定，核心的周期定義。義。第第4行行 Z253461L60006，核心的流水號定義，核心的流水號定義，即該即該CPU的生產(chǎn)序列號。的生產(chǎn)序列號。底行底行 表示該產(chǎn)品的產(chǎn)地為德國，封裝地為馬表示該產(chǎn)品的產(chǎn)地為德國，封裝地為馬來西亞。來西亞。AMD CPU標(biāo)識習(xí) 題一、選擇題2Nehalem核心處理器采用的制造工藝是： ，核心電壓是： 。

12、A）0.045微米 B）0.13微米 C）0.09微米 D）0.032微米E）1.75V F) 1.5V G)1.3V H) 1.2V3Windsor的制造工藝是： 。 A）0.045微米 B）0.13微米 C）0.09微米 D）0.032微米二、填充題3. CPU中由56個(gè)不同功能的 組成一條指令處理，一條分成56步再由這些電路單元分別執(zhí)行，以此實(shí)現(xiàn)在一個(gè) 完成一條指令的執(zhí)行。5自Core開始，微處理器的性能高低由以下公式確定：公式為： = 。三、簡答題2. 什么是CPU的主頻？主頻、倍頻、外頻三者之間的關(guān)系，請簡述。4. CPU運(yùn)行時(shí)是如何調(diào)用所需要的數(shù)據(jù)的？第4章 內(nèi)存 內(nèi)存儲器（mem

13、ory）即主存儲器，簡稱內(nèi)存或主存。內(nèi)存是CPU可直接訪問，能夠快速存取程序和數(shù)據(jù)的物理載體。 內(nèi)存的基本工作步驟為：從系統(tǒng)預(yù)讀數(shù)據(jù)（程序和數(shù)據(jù)） 保存到內(nèi)存單元隊(duì)列 傳輸?shù)絻?nèi)存I/O緩存 進(jìn)入CPU處理 運(yùn)行的中間結(jié)果和最終結(jié)果傳輸?shù)絻?nèi)存 接收到存儲（或輸出）指令后 傳輸運(yùn)算結(jié)果存入外存儲器，或向輸出設(shè)備輸出運(yùn)行結(jié)果。 4.1 內(nèi)存分類 1. ROM 2. RAM 3. 內(nèi)存條 內(nèi)存條類型有DDR SDRAM(簡稱DDR)、DDR2、DDR3等。 當(dāng)前，內(nèi)存條的封裝方式，DDR有184線，DDR2、DDR3 為240線。184線已淘汰。內(nèi)存芯片編號解讀 三星內(nèi)存芯片：三星內(nèi)存芯片：K4T1G

14、084QA-ZCE6。K代表內(nèi)存芯片，代表內(nèi)存芯片，4代表代表DRAM，T代表代表DDR2內(nèi)存，內(nèi)存，1G代表容量為代表容量為1GB（51則代表容量為則代表容量為512MB），），08代表位寬，代表位寬，4代表邏輯代表邏輯Bank數(shù)量，數(shù)量，Q代表工代表工作電壓為作電壓為1.8V，A代表產(chǎn)品版本號，代表產(chǎn)品版本號，Z代表封裝類型為代表封裝類型為FBGA-LF（G則為則為FBGA，S則為小尺寸則為小尺寸FBGA），），C代表普通能耗（若為代表普通能耗（若為L則為低能耗），則為低能耗），E6代表運(yùn)行速度為代表運(yùn)行速度為DDR2-667CL=5（D6則為則為DDR2-667CL=4，F(xiàn)7則為則為DD

15、R2-800CL=6，E7則為則為DDR2-800CL=5）。）。 4.2 內(nèi)存接口標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi)存條的接口類型有SIMM、DIMM和RIMM等3種。金手指（connecting finger） DDR-184線內(nèi)存條 DDR2-240線內(nèi)存條 DDR3-240線內(nèi)存條4.3內(nèi)存技術(shù)指標(biāo) 1. 存取周期 2. 容量 3. CL延遲 4. 列地址選通脈沖 5. 錯(cuò)誤檢查和糾正 6. 奇偶校驗(yàn) 7. SPD 8. 內(nèi)存帶寬 9. 點(diǎn)對點(diǎn)連接 奇/偶校驗(yàn)（ECC）是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳送過程中校正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的一種方式，分為奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)兩種。 計(jì)算機(jī)存儲的最小單元是比特（byte），byte只有“1”或“0”兩種狀

16、態(tài)。 計(jì)算機(jī)存儲的最小單位是字節(jié)，1個(gè)字節(jié)為8個(gè)位。如某字節(jié)數(shù)據(jù)存儲時(shí)，8個(gè)位的數(shù)值分別為1、1、1、0、0、1、0、1，將8個(gè)位上的數(shù)值相加，得：1+1+1+0+0+1+0+1=5，是奇數(shù)。該數(shù)值被讀取時(shí)，CPU再次計(jì)算檢測數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)，若是奇數(shù)，表示傳送正確；否則，數(shù)據(jù)傳輸肯定有誤。 4.4內(nèi)存的選購 1. 選購原則 2. 選購要領(lǐng)習(xí) 題一、選擇題1計(jì)算機(jī)的內(nèi)存包括隨機(jī)存儲器和 ,內(nèi)存條通常指的是 。 A）只讀存儲器 B）ROM C）DRAM D）SRAM二、填充題 1內(nèi)存 的大小和速度在很大程度上決定計(jì)算機(jī)的 。三、簡答題 2. DDR3內(nèi)存條的性能指標(biāo)有哪些? 3. 什么是奇偶校

17、驗(yàn)？ 第5章 主板 主板（mainboard）,又稱母板（motherboard）,計(jì)算機(jī)依靠主板把CPU、內(nèi)存以及外圍設(shè)備有機(jī)地組合成一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 主板為CPU、內(nèi)存和各種適配卡，I/O設(shè)備提供安裝接口（插座）和通信接口。 按架構(gòu)分，主板分為Slot架構(gòu)和Socket架構(gòu)兩大類。 按結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)分，主板分為ATX、Micro-ATX、Baby-AT和NLX等4種。 整合主板（集成板）。聲卡、顯卡、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡等外部設(shè)備擴(kuò)展功能卡都集成在主板芯片組中，這樣的主板稱為整合主板或集成板。外部設(shè)備的擴(kuò)展功能一舉集成在主板上，所以匹配性良好，整體性能穩(wěn)定。現(xiàn)在整合主板中所集成的顯卡也擁有較好的3D

18、能力，高清硬解碼也很到位，安靜并且省電。一般整合主板構(gòu)成的微機(jī)為低檔微機(jī)，成為不是游戲玩家的首選。隨著集成電路集成度的進(jìn)一步提高，整合主板的發(fā)展前景看好。5.1 主板的分類5.2 主板的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)主板由印刷電路板（PCB板）構(gòu)成，主板上安裝了集成電路、電阻、電容等電子元件，分布了多種擴(kuò)展插槽和外設(shè)接口等 1. 印刷電路板 2. 主板架構(gòu) 3. 擴(kuò)展插槽與外部接口 4. 主板芯片組 5. 前端總線北橋芯片LGA 775CPU插座鍵盤插座鼠標(biāo)插座打印機(jī)插座USB插座PCI插槽AGP插槽內(nèi)存插槽電源插座IDE插座BIOS芯片南橋芯片CMOS電池面板跳線插座915主板主板聲卡插座主板固定孔CNR插槽

19、IDE插座PCI-E插槽印刷電路板4層印刷電路板 6層印刷電路板 主板架構(gòu) 1. Slot卡式接口 2. Socket針腳式接口 Intel的Socket架構(gòu)有Super7、Socket 370、Socket423、Socket478、SocketT（LGA775）、Socket1336等多種。 AMD的Socket架構(gòu)有Socket A、Socket754、Socket 939等多種。 AMD將以Socket AM2為為統(tǒng)一桌面平臺的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。 Intel將以Socket1160、Socket1336為架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。 Socket940插座 LGA775插座 主板芯片組 芯片組是主板電路的核心，

20、Chipset決定主板的級別和檔次。 芯片組有“南橋”和“北橋” 北橋：主板上離CPU最近的一塊芯片，負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。負(fù)責(zé)CPU與內(nèi)存，CPU與AGP等高速設(shè)備之間的通信，內(nèi)部集成有內(nèi)存控制器、Cache高速控制器等。 南橋：位于PCI插槽附近，管理中低速的外部設(shè)備；內(nèi)部集成有中斷控制器、DMA控制器等。 前端系統(tǒng)總線 FSB(前端系統(tǒng)總線)是CPU與北橋芯片之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ孟到y(tǒng)總線。 早期，由于CPU的外頻與前端系統(tǒng)總線相同或相近，所以采用的前端系統(tǒng)總線頻率等于CPU的外頻。 由于P4CPU的主頻大大提高， CPU與北橋芯片間的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)加

21、重，對前端系統(tǒng)總線頻率的需求矛盾突出。解決的方法是：前端系統(tǒng)總線通過DDR(double data rate SDRAM，雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器)或QDR（quadplex data rate SRAM，四倍數(shù)據(jù)傳輸率）等技術(shù)，CPU與北橋芯片間在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成2次、4次或多次的數(shù)據(jù)傳輸以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?00 MHz或533MHz的FSB，實(shí)質(zhì)是100MHz或133MHz外頻的4倍次傳輸。 前端系統(tǒng)總線倍頻主板的倍頻跳線設(shè)置。前端總線頻率（前端總線頻率（FSB） QPI總線 QPI(Quick Path Interconnect,快速通道連接) 總線將取代FSB總線。QPI總線具

22、有4條通路，采用點(diǎn)對點(diǎn)（Point-to-Point）設(shè)計(jì)，每條通路（Lanes）具有一對線路，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。QPI的使用使CPU與CPU之間的峰值帶寬最高能達(dá)到96GBps，峰值內(nèi)存帶寬可達(dá)到34GBps。如，采用QPI總線的Core i7處理器，帶寬為2432GBps，這是FSB總線的5倍。此外，QPI總線還具備熱插拔的功能。 5.3 總線與接口微型計(jì)算機(jī)的總線分為內(nèi)部總線和外部總線。微型計(jì)算機(jī)的總線分為內(nèi)部總線和外部總線。 ISA ISA（Industry Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）總線源于IBM公司的第一臺PC，早先數(shù)據(jù)位8位；PC-AT機(jī)擴(kuò)

23、展到16位，所以又稱為AT總線。已淘汰。EISA EISA（Extended Industry Standard Architecture，擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）總線標(biāo)準(zhǔn)于1988年由Compaq等9家公司聯(lián)合推出。完全兼容ISA總線信號，已淘汰。PCI PCI（Peripheral Component Interconnect，外設(shè)組件互連標(biāo)準(zhǔn)）總線的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)寬度為32位，總線時(shí)鐘頻率為33MHz，它的最高數(shù)據(jù)傳輸率為132MB/s。AGP AGP（accelerated graphics port高速圖形端口）總線，專用于顯卡，Intel公司為提高PC機(jī)系統(tǒng)的三維顯示速度而開發(fā)。AGP 8X的最大數(shù)據(jù)傳輸率為1 066Mbps。PCI Express PCI Express（周邊零件連結(jié)介面）技術(shù)，又稱PCI E總線。目前用于顯卡，有PCI Express 1X到PCI Express 16X等多種規(guī)格，主要優(yōu)勢是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高達(dá)10GB/s以上。PCI Express標(biāo)準(zhǔn)將全面取代PCI和AGP成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的總線。接口1、PS/2鼠標(biāo)接口；2、PS/2鍵盤接口；3、COM接口；4、顯卡接口；5、USB接口；6、IEEE 1394接口；7、RJ-45接口（雙絞以太網(wǎng)線接口）；8、聲卡（耳麥）I/O接口 PS/2 鍵盤鼠標(biāo)