电脑硬件基础知识87519 课件.ppt

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1、电脑协会硬件部培训,硬件基础知识,电脑主机的组成,一台电脑是由许许多多的零部件组成，只有这些零部件组合在一起协调的工作，才能称之为电脑。电脑发展到现在，其零部件都有了很大的变化，但其工作原理却没有变，其中包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡、声卡等等。下面将简单的介绍组成电脑的各个零部件。,主板,1.1、ATX结构 由于Baby AT主板市场的不规范和AT主板结构过于陈旧，英特尔在1995年1月公布了扩展AT主板结构，即ATX（AT extended）主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商支持，目前已经成为最广泛的工业标准。1997年2月推出了ATX2.01版。它的布局是横板设计，就象把Baby

2、-AT板型放倒了过来，这样做增加了主板引出端口的空间，使主板可以集成更多的扩展功能。主板外形在Baby AT的基础上旋转了90度，其几何尺寸改为30.5cm24.4cm。 采用7个I/O插槽，CPU与I/O插槽、内存插槽位置更加合理。 优化了软硬盘驱动器接口位置。 提高了主板的兼容性与可扩充性。 采用了增强的电源管理，真正实现电脑的软件开/关机和绿色节能功能。1.2、Micro ATX MATX结构主板是Intel公司在97年提出的主板结构，它把扩展插槽减少为3-4只，DIMM插槽为2-3个，从横向减小了主板宽度，其总面积减小约0.92平方英寸，比ATX标准主板结构更为紧凑。按照Micro A

3、TX标准，板上还应该集成图形和音频处理功能。目前很多品牌机主板使用了Micro ATX标准，在DIY市场上也常能见到Micro ATX主板。,ATX大型版Micro ATX小型版,主板,1.33、BTX BTX是英特尔提出的新型主板架构Balanced Technology Extended的简称，是ATX结构的替代者，这类似于前几年ATX取代AT和Baby AT一样。革命性的改变是新的BTX规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将有新的要求。重要的是目前所有的杂乱无章，接线凌乱，充满噪音的PC机将很快过时。当然，新架构仍然提供某种程度的向后兼容，以便实现技术革命

4、的顺利过渡。BTX具有如下特点： 支持Low-profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑；针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计； 主板的安装将更加简便，机械性能也将经过最优化设计。 而且，BTX提供了很好的兼容性。目前已经有数种BTX的派生版本推出，根据板型宽度的不同分为标准BTX （325.12mm）， microBTX （264.16mm）及Low-profile的picoBTX （203.20mm），以及未来针对服务器的Extended BTX。而且，目前流行的新总线和接口，如PCI Express和串行ATA等，也将在BTX架构主板中得到很好的支持。 值得一提的是

5、，新型BTX主板将通过预装的SRM（支持及保持模块）优化散热系统，特别是对CPU而言。另外，散热系统在BTX的术语中也被称为热模块。一般来说，该模块包括散热器和气流通道。目前已经开发的热模块有两种类型，即full-size及low-profile。得益于新技术的不断应用，将来的BTX主板还将完全取消传统的串口、并口、PS/2等接口。,主板,主板芯片组的生产厂家虽然只有Intel、 AMD、nVIDIA、VIA和SiS等几家，但生产主板的厂家却很多，常见的主板品牌有：华硕（ASUS）、微星（MSI）、磐正（EPoX）、升技（Abit）、佰钰（Acorp）、建碁（Aopen）、硕泰克（Soltek

6、）、映泰（BIOSTAR）、捷波（Jetway）和技嘉（Gigabyte）等。,主板,主板结构及组成 插槽类：CPU插槽、PCI插槽、PCIe插槽、DIMM插槽等。 芯片类：芯片组、时钟芯片、I/O芯片、BIOS芯片、声卡芯片、网卡芯片等。 接口类：PS/2接口、USB接口、串行接口、并行接口、S-ATA接口、IDE接口等。 插针类：外接面板插针、外接音频插针、散热器风扇插针等。 供电部分：电源插座、CPU供电电路、内存供电电路等,各个接口,1、AGP，全称Accelerated Graphic Ports，PC的图形系统接口的一种。这项技术产生的时候，3D图形加速技术开始流行并且迅速普及，为

7、了使系统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更高的带宽，AGP应运而生。,各个接口,2、PCI-Express是最新的总线和接口标准，这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP当前PCI Express基本全面取代了AGP,各个接口,3、PCI接口。一种由英特尔公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。为CPU和外部设备提供独立的数据通道，便于计算机能与外部设备进行通讯拓展。如声卡，网卡以及显卡。,各个接口,4、ISA插槽。 ISA插槽是基于ISA总线（Industrial Standard Architecture，工业标准结构总线）的扩展插槽，其颜色一般为黑色，比PCI接口插槽要长些

8、，位于主板的最下端。其工作频率为8MHz左右，为16位插槽，最大传输率16MB/sec，可插接显卡，声卡，网卡以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是CPU资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。,各个接口,5、IDE插槽。IDE（Integrated-Drive-Electronics）是以前普遍使用的外部接口，主要接硬盘和光驱。采用16位数据并行传输方式，体积小，数据传输快。一个IDE接口只能接两个外部设备。下只能在大多使用SATA借口。,各个接口,SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment(串行高级技术附件)支持热插拔，传

9、输速度快，执行效率高串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。,CPU,中央处理器（Central Processing Unit，CPU），是电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。,CPU,CPU是整个计算机系统的核心，其性能可以反映出所配置计算机系统的性能，直接影响计算机的运行速度，接下来我们简单介绍一下CPU主

10、要的性能指标,CPU性能指标,1、主频：主频(Clock Speed) 也叫时钟频率，表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度，也就是CPU运算时的工作频率，其单位是MHz。一般说来，主频越高，CPU的速度就越快，整机的就越高。 2、外频：外频是系统总线的始终频率，简称总线频率，也就是CPU与主板之间同步运行的速度，其单位是MHz。外频主要由主板决定，外频越高，CPU就可以同时接收更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。,CPU性能指标,3、倍频：倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是有十分密切 的关系的：主频=外频倍频。4、缓存：缓存又称为高速缓存，是指可以进行高速数据交

11、换的存储器。CPU的缓存分为一级缓存（L1 Cache）和二级缓存（L2 Cache）。早期的CPU内部只集成了L1 Cache，而把L2 Cache放置在主板上，现在已经成功集成在CPU内部并以CPU相同速度的频率工作，称为全速二级高速缓存。,CPU性能指标,5、内存总线速度：内存总线速度（Memory-Bus Speed，也就是系统总线速度）是CPU二级高速缓存和内存之间的通信速度，主要用于协调内存和CPU之间运行速度的差异。6、扩展总线：扩展总线（Expansion-Bus）就是指安装在计算机系统上的局部总线，如ISA或PCI总线，我们打开电脑的时候会看见一些插槽般的东西，这些就是扩展槽

12、，而扩展总线就是CPU联系这些外部设备的桥梁。,CPU的多工执行,多工（Multi-task）是CPU另一个很重要的概念，其实单核心 CPU一次只能执行一条执行绪，没错！就是一条，现在流行的双核心CPU也只增加到两条。可是一个软件可能就产生不只十条执行绪，为什么我们在 Windows下可以同时跑好几个软件？这是因为CPU每次执行的速度都飞快，运算的时间以奈秒（1/1000000000秒）为单位，算完一条就立刻切到另一条，高速切换下，我们就会觉得所有程序好像同时在执行一样。所以，CPU越快，每个工作的执行速度就越快，整体感觉就是电脑变快了,Intel,英特尔公司是全球最大的半导体芯片制造商，它成

13、立于1968年，具有41年产品创新和市场领导的历史。1971年，英特尔推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。 英特尔公司（Intel Corporation）（NASDAQ：INTC，港交所：4335），总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉。英特尔的创始人Robert Noyce和Gordon Moore原本希望他们新公司的名称为两人名字的组合Moore Noyce，但当他们去工商局登记时，却发现这个名字已经被一家连锁酒店抢先注册。不得已，他们采取了“INTegrated Electronics（集成电子）”两个单词的缩写为公司名称。现任经营高层是董事长克雷

14、格贝瑞特和总裁兼执行长保罗欧德宁。 英特尔公司在随着个人电脑普及，英特尔公司成为世界上最大设计和生产半导体的科技巨擘。,AMD,AMD是一家专注于微处理器设计和生产的跨国公司，总部位于美国加州硅谷内森尼韦尔。AMD为电脑、通信及消费电子市场供应各种集成电路产品，其中包括中央处理器、图形处理器、闪存、芯片组以及其他半导体技术。 AMD 公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器（CPU、GPU、APU、主板芯片组、电视卡芯片）等、闪存和低功率处理器解决方案。AMD 致力为技术用户从企业、政府机构到个人消费者提供基于标准的、以客户为中心的解决方案目前AMD在 CPU 市场上的

15、占有率仅次于 Intel ，但仍有不少差距，Intel占据了80%以上的市场份额，而AMD不足20%。,GPU,GPU英文全称Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。GPU是相对于CPU的一个概念，由于在现代的计算机中（特别是家用系统，游戏的发烧友）图形的处理变得越来越重要，需要一个专门的图形的核心处理器。GPU是显示卡的“大脑”，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力，称为“软加速”。3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也即所谓的“硬件加速”功

16、能。显示芯片通常是显示卡上最大的芯片（也是引脚最多的）。现在市场上的显卡大多采用NVIDIA和 AMD-ATI 两家公司的图形处理芯片。,APU,APU，全称是“Accelerated Processing Units”，加速处理器，它是融聚了CPU与GPU功能的产品，电脑上两个最重要的处理器融合，相互补足，发挥最大性能。APU是AMD将于2011年投向市场的全新产品类型，它是现有CPU和GPU产品的深度融合，AMD计划用APU来开创桌面、移动以及企业多个领域的全新格局。据ChekibAkrout所述，APU能够完美融合CPU在复杂顺序计算和GPU在大规模并行计算的双重优势，通过硬件调度逻辑和

17、软件层完美均衡CPU和GPU的负载，把性能从目前多核CPU的水平基础上明显提高一个档次。“最好的CPU和最好的GPU组成了APU！”Chekib这样评价APU。,显卡,显示卡(又称显示适配器)是显示器与主机通信的控制电路和接口，作用是控制显示器的显示方式。在显示器里也有控制电路，但起主要作用的是显示卡。其工作原理： CPU将数据通过总线传送到显示芯片 显卡上的显示芯片对数据进行处理，并将处理结果存放结果在显存中 显卡从内存中将数据传送到RAMDAC并进行数/模转换 RAMDAC将模拟信号通过VGA接口送到显示器,显卡,显示芯片就像专门用来处理图像的CPU，它可以完成某些特定的绘图功能，采用何种

18、主显示芯片决定了一款显卡性能的高低。目前常见的显卡芯片上都有散热芯片或散热风扇，可使显卡稳定工作目前常见的显卡主芯片主要有NVIDIA系列的GeForce2、GeForce3、GeForce4和GeForceFX等；ATi系列的ATi RADEON7500、ATi RADEON 8500和 ATi RADEON9700；3dfx的Voodoo3/4/5；S3的Savage4/2000等。,NVIDIA系列显卡芯片,ATI显卡芯片组,intel可能谁都想不到intel不但是世界上最大的CPU生产销售商，也是世界最大的GPU生产销售商。 intel的GPU在现在完全是集成显卡，用于intel的主板

19、和intel的笔记本。可能你想不到，要是只按发售数量计算，intel随着他主板发售的集成GPU占据了整个GPU市场的60%以上。,nVidia现在最大的独立显卡生产销售商，他的显卡包括现在大家熟悉的Geforce系列，比如GF9800GTX,GTX260,GF8600GT等，还有专业的Quadro系列等。他也同样销售固化在主板上的集成显卡，这些显卡随着主板一起发售，但是由于AMD兼并ATI后自身主板芯片能力提高，NV主板如日中天的景象已经失去了半壁江山。,nVIDIA（全称为nVIDIA Corporation，NASDAQ：NVDA，官方中文名称英伟达），创立于1993年1月，是一家以设计显

20、示芯片和主板芯片组为主的半导体公司。nVIDIA亦会设计游戏 机内核，例如Xbox360和PlayStation 3。nVIDIA最出名的产品线是为游戏而设的GeForce显示卡系列，为专业工作站而设的Quadro显卡系列，和用于计算机主板的nForce芯片组系列。nVIDIA的总部设在美国加利福尼亚州的圣克拉拉。是一家无晶圆（Fabless）IC半导体设计公司。,AMD(ATI)世界上第二大的独立显卡生产销售商，他的前身就是ATI。他的显卡主要就是大家熟悉的HD系列，比如HD3850,HD4650,HD4870等。 由于AMD兼并ATI后，其主板市场迅速扩大，已经夺取了NV在amd处理器主板

21、的半壁江山。就发售量和发售盈利方面，AMD显卡方面仍然略输于nv,不过两者不相伯仲，差距只是几个百分点。 Matrox。当年和nv,ati一起争夺独立显卡市场份额的一家公司，在曾经的一个时期Matrox的显卡和nv,ati曾经在性能上比肩过。但由于后来其开发能力日渐衰退，在GF5时期，也就是ati的9000系列时期，Matrox由于性能上整整落后了GF5900和Raden9800一个世代而逐渐被淘汰，淡出了民用独立显卡市场。 但现在Matrox仍然在工程用专业显卡方面有自己的地位。这些显卡用于工程主图和多头输出仍然很强力。与nv和amd的专业显卡不同，nv,ati的专业显卡涉足的是3D领域，而

22、Matrox得专业显卡涉足的是2D领域，也就是CAD。 但由于cuda的日渐普及，DX10以上显卡将在所有支持cuda的程序上表现出惊人的性能，也就是说当cuda在各种运用软件普及的那天，Matrox也必将退出2D专业卡的市场。,ATI(Array Technology Industry)是世界著名的显示芯片生产商，和nVIDIA齐名，中文名叫“冶天”。 在1985年至2006年之间是全球重要的显示芯片公司，总部设在加拿大安大略省万锦，直至被美国AMD公司收购后成为该公司的一部份。ATI在美洲、欧洲和亚洲等地曾拥有超过3,700名员工，营业额为22亿美元，是一家专门设计与销售适用于个人电脑的显

23、示卡、图形处理器、芯片组、机顶盒、数字电视、电子游戏机和手提式设备等的无厂半导体公司。,PCI-E16X,AGP2X,S端子,DVI,VGA,HDMI,S端子,S端子将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口，由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。S端子只能传输视频，不支持音频传输，所以要想传输音频还需要用专门的音频线。,VGA,目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆

24、传输到显示设备中。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。,目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。一、速度快DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字模拟数字繁琐的

25、转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。二、画面清晰计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A（数字/模拟）转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。,HDMI,DVI接口存在的主要问题有： * DVI接口考虑的对象是PC，对于平板电视的兼容能 力一般。 * DVI接口对影像版权保护缺乏支持。 * DVI接口只支持8b

26、it的RGB信号传输，不能让广色域的显示终端发挥最佳性能。 * DVI接口出于兼容性考虑，预留了不少引脚以支持模拟设备，造成接口体积较大，效率很低。 * DVI接口只能传输图像信号，对于数字音频信号的支持完全没有考虑。 由于以上种种缺陷，DVI接口已经不能更好的满足整个行业的发展需要。因此，无论是IT厂商，平板电视制造商，还是好莱坞的众多出版商，都迫切需要一种更好的能满足未来高清视频行业发展的接口技术，也正是基于这些原因，才促使了HDMI标准的诞生。 HDMI可同时传送音频和影音信号，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护（H

27、DCP），以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制,内存条,内存条,DDR：一个缺口、单面92针脚、双面184针脚、左52右40、内存颗粒长方形、电压2.5V DDR2：一个缺口、单面120针脚、双面240针脚、左64右56、内存颗粒正方形、电压1.8V DDR3：一个缺口、单面120针脚、双面240针脚、左72右48、内存颗粒正方形、电压1.5V,内存条,北桥,北桥,北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存(仅限于Intel除i7系列以外的cpu，AMD系列cpu在K8系列以后就在cpu中集成了内存控制器，因此AMD平台的北桥芯片不控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频

28、、系统的前端总线频率、内存的类型（SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。,南桥,南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。,为什么要分成北桥和南桥？,这主要是两个考量：设计和制造。就芯片设计的角度，如果要让东西沟通的速度越快，那就让它们越靠近越好，只要一分离，势必就得拉出传输的通道，而有通道就要布线、就有传输的推迟。如果可以的话，最好是把所有功能全部塞进一颗芯片内，可是必须考量到芯片制造的难度，厂商一定想赚

29、钱，如果设计出一颗根本生产不出来、或太贵没人要买的芯片也没用。北桥和南桥就是在这样的取舍下分离，现在芯片组搭载的功能超多，而且很多周边的速度太快，很难在一颗芯片内搞定，所以就让需要高速传输的功能靠近CPU，并独立成北桥芯片，而其他较慢速的周边就变成南桥来连接北桥，与CPU做间接传输。,BIOS,BIOS(BASIC INPUT/OUTPUT SYSTEM)基本输入输出系统是一块装入了启动和自检程序的EPROM或EEPROM集成块。实际上它是被固化在 计算机ROM(只读存 储器)芯片上的一组 程序，为计算机提 供最低级的、最直 接的硬件控制与支持,CMOS,CMOS(本意是指互补金属氧化物半导体

30、存储嚣，是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料)是微机主板上的一块可读写的RAM芯片，主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。CMOS RAM芯片由系统通过一块后备电池供电，因此无论是在关机状态中，还是遇到系统掉电情况，CMOS信息都不会丢失。,BIOS设置和CMOS设置的区别与联系,BIOS是主板上的一块EPROM或EEPROM芯片，里面装有系统的重要信息和设置系统参数的设置程序（BIOS Setup程序)；CMOS是主板上的一块可读写的RAM 芯片，里面装的是关于系统配置的具体参数，其内容可通过设置程序进行读写。CMOS RAM 芯片靠后备电池供电，即使系统掉电后信息也

31、不会丢失。BIOS与CMOS既相关又不同：BIOS中的系统设置程序是完成CMOS参数设置的手段；CMOS RAM既是BIOS设定系统参数的存放场所，又是 BIOS设定系统参数的结果。因此，完整的说法应该是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。由于 BIOS和CMOS都跟系统设置密初相关，所以在实际使用过程中造成了BIOS设置和CMOS设置的说法，其实指的都是同一回事，但BIOS与CMOS却是两个完全不同的概念，千万不可搞混淆。,音频控制芯片,对于集成了AC97软声卡的主板，一般在PCI插槽上端的主板上能看到一块小小的AC97芯片,网卡控制芯片,许多主板上集成了具备网卡功能的芯片（10/100/1000Mbit/s Fast Ethernet以太网控制器），在主板上常见的网络芯片主要有3个厂家,I/O及硬件监控芯片,I/O（Input/Output，输入与输出）芯片一般位于主板的边缘,时钟发生器,如图所示为主板上的晶振和时钟发生器。,时钟发生器,时钟发生器是靠近内存插槽的一块芯片，右边有ICS字样其作用：1、在主板启动时提供初始化信号，让主板能够启动。2、在主板运行时及时提供各种总线需要的 时钟信号，以协调内存芯片的时钟频率。,THE END THANK YOU,