计算机基础知识硬件.ppt
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1、主要内容:,CPU内存外存主板输入设备输出设备,计算机基础知识学习资料硬件部分,1.CPU的结构与原理,主要包括运算器和控制器两部分 是电脑的核心部件,决定计算机 的性能 主要由INTEL和AMD公司生产 INTEL 奔腾系列、赛扬系列、酷睿系列 AMD K6、K7、速龙、闪龙系列发展:286、386、486、奔腾、P、P、P,衡量CPU性能的主要技术指标(1)CPU主频 CPU内核电路的实际工作频率,又称为工作的时钟频率或CPU那频。如PentiumIII550,Celeron433等指的就是时钟频率。(2)CPU外频 CPU总线频率,是由主板为CPU提供的基准时钟频率。外部系统总线的工作频
2、率。(3)CUP倍频 CPU的倍频系数,是CPU的核心工作频率与外频之间存在的一个比值关系。(6)生产工艺技术 通常用微米数字来描述。主频=外频 倍频超频:适当提高外频或倍频来超过它的标称工作频率。一般通过主板跳线或程序设置。,计算机基础知识硬件部分 第一节 CPU的结构和原理,1.1 主要概念介绍,(1)前端总线频率FSB,总线是将计算机微处理器与内存芯片以及与之通信的设备连接起来的硬件通道。前端总线将CPU连接到主内存和通向磁盘驱动器、调制解调器以及网卡这类系统部件的外设总线。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。前端总线(FSB)频率是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。目前PC机
3、上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHZ几种,前端总线频率越大,代表着CPU与内存之间的数据传输量越大,更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快,运算速度提高很快,而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU。外频与前端总线频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是CPU与主板之间同步运行的速度。主板支持的前端总线是由芯片组决定的,一般都带有足够的向下兼容性。,计算机基础知识硬件部分 第一节 CPU的结构和原理,(2)高速缓存,高速缓存是一种速度比内存更快的存储设备,其功能是减少CPU因等待 低
4、速设备所导致的延迟进而改善系统性能。它一般集成于CPU芯片内部,用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据。高速缓存分为L1 Cache(一级高速缓存)和L2 Cache(二级高速缓存)。L1和L2 Cache的容量和工作速率对提高计算机速度起关键作用。,CPU的工作电压分为两个方面,CPU的核心电压与I/O电压。核心电压即驱动CPU核心芯片的电压,I/O电压则指驱动I/O电路的电压。通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。随着CPU的制造工艺提高,近年来各种CPU的工作电压有逐步下降的趋势,目前台式机用CPU核电压通常为2V以内,笔记本专用CPU的工作电压相对更低,从而达到大幅减少功耗的目的,
5、以延长电池的使用寿命,并降低了CPU发热量。,(3)CPU工作电压,计算机基础知识硬件部分 第一节 CPU的结构和原理,(4)生产工艺,通常可以在CPU性能列表上看到生产工艺一项,其中有0.18m、0.13m、0.09m、0.065m等,这些数值表示了集成电路中导线的宽度。目前INTEL已经掌握0.045m技术,将使用在近期产品中。生产工艺的数据越小,表明CPU的生产技术越先进,CPU的功耗和发热也就越小,集成的晶体管也就越多,CPU的主频也就能做得越高。,计算机基础知识硬件部分 第一节 CPU的结构和原理,1.2 CPU重要参数,1.CPU系列:酷睿、奔腾D、奔腾4、AM2 Athlon64
6、、AM2闪龙,2.CPU架构:32位或64位;,3.核心数量:单核或双核、四核;,Athlon64 X2、Athlon64、闪龙、Athlon64 FX 等。,7.总线频率(MHZ):主板必须支持该频率,否则不能正常工作。,6.CPU主频(MHZ):时钟频率,单核时代最高4G。,8.外频(MHZ):是CPU乃至整个计算机系统的基准频率。,9.插槽类型:必须与主板配套;,10.L1缓存(KB):集成在CPU内部,可提高CPU的运算效率。,5.制作工艺(微米):0.18、0.13、0.09、0.065、0.045等,越小越好,4.工作功率(W):为CPU耗电量,越小越好。,12.L2缓存(KB):
7、位于CPU与内存之间的临时存储器。,计算机基础知识硬件部分 第一节 CPU的结构和原理,2.内存储器,(1)静态随机存取存储器SRAM,不必周期性刷新,作Cache 用。(2)动态随机存取存储器DRAM,需要周期性刷新,作主存。SDRAM、DDR DRAM、DDR2 DRAM、DDR3 DRAM、RDRAM。(3)只读存储器ROM,断电仍然能够保持数据,只能读不能写。,区别:ROM:只能读出不能写入,断电后信息不会丢失;RAM:既可读出也可写入,一旦关机或断电,信息丢失,SDRAM,DDR,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,各种内存接口类型,SIMM接口,184pin DIMM,240
8、pin DIMM,Rambus公司生产的RDRAM内存所采用的接口类型,RIMM接口,注:在主板一节中会对各种接口作详细说明,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,2.1 内存类型,SDRAM是同步动态随机存储器的简称,是前几年普遍使用的内存形式。SDRAM采用3.3v工作电压,带宽64位。SDRAM内存条的两面都有金手指,是直接插在内存条插槽中的,因此这种结构也叫“双列直插式”,英文名叫“DIMM”。目前绝大部分内存条都采用这种“DIMM”结构。SDRAM内存条有168个针脚,内存条上有两个缺口为其重要特征。常用的为PC 133 SDRAM产品。SDRAM曾经是长时间使用的主流内存,从4
9、30TX芯片组到845芯片组都支持SDRAM。但随着DDR SDRAM的普及,SDRAM已退出主流市场。,SDRAM,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,DDR SDRAM,DDR SDRAM是双数据率同步动态随机存储器的简称。DDR SDRAM是SDRAM的更新换代产品,采用2.5v工作电压,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度,并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽,例如DDR 266与PC 133 SDRAM相比,工作频率同样是133MHz,但内存带宽达到了2.12 GB/s,比PC 133 SDRAM高一倍。DDR内
10、存条有184个引脚,金手指中也只有一个缺口。目前主流的芯片组都支持DDR SDRAM,一般常用为DDR 266,DDR333和DDR400共3种。随着AMD AM2接口CPU对DDR2内存的全面支持,DDR内存逐渐退出主流市场。,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,DDR2 SDRAM,DDR2 SDRAM是新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内
11、部控制总线4倍的速度运行。此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。目前常用的是DDR2 533、DDR2 667和DDR2 800两种。DDR2内存为目前主流内存。,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,DDR3 SDRAM,DDR3相比起DDR2有更高的工作电压,从DDR2的1.8V降落到1.5V,性能更好更为省电;DDR2的4bit预读升级为8bit预读。DDR3目前最高能够1600Mhz的速度,由
12、于目前最为快速的DDR2内存速度已经提升到800Mhz/1066Mhz的速度,因而首批DDR3内存模组将会从1333Mhz的起跳。目前已有支持DDR3的主板出现。且现在高端显卡多采用GDDR3显存。,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,2.2 内存频率,内存主频和CPU主频一样,习惯上被用来表示内存的速度,它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz(兆赫)为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。目前较为主流的内存频率室333MHz和400MHz的DDR内存,以及533MHz和667MHz及800
13、MHZ的DDR2内存。内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的,也就是说内存无法决定自身的工作频率,其实际工作频率是由主板来决定的。DDR内存和DDR2内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示,工作频率是内存颗粒实际的工作频率,但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据,因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍;而DDR2内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据,因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工作频率分别是100/133/166/200MHz,而等效频率分别是200/266/333/400
14、MHz;DDR2 400/533/667/800的工作频率分别是100/133/166/200MHz,而等效频率分别是400/533/667/800MHz。,计算机基础知识硬件部分 第二节 内存储器,3.外存储器,外存储器又称为辅助存储器,简称外存(辅存)。外存作为主存储器的后备和补充而广泛使用。外存储器的特点是:存储容量大、成本低、存取速度慢,可以永久地脱机保存信息。常用的外存储器有:软盘、硬盘、优盘、磁带和光盘等。一台微机配备的硬盘容量越大越好,但容量越大,价格越高。,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,3.1 软盘,软盘是用表面涂有磁性材料的柔软的聚酯材料制成。将盘片逻辑地划分成若
15、干个同心圆,每个同心圆称为一个磁道,磁道从外向内编号,最外面的一个同心圆为0磁道。磁道又划分成若干段,每段称为一个扇区。磁盘的存储容量可由下面的公式求出:磁盘总容量磁道数扇区数磁面数扇区字节数例如,3.5英寸软盘有80个磁道,每个磁道有18个扇区,每个扇区可存储512B,每个磁盘有两个面。8018512B2=1474560B=1.44MB 读写软盘时,磁头直接接触盘面。,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,软盘写保护,露出小孔为写保护,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,3.2 硬盘存储器,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。读写硬盘时,磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上
16、而不接触盘面。硬盘容量视具体类型而定。硬盘的转速一般有5400转和7200转两种。硬盘生产厂家主要有IBM,迈拓,希捷,西数和三星四家。应用最广的是希捷。在选购硬盘时,最好选用盒装且3年或5年质保的产品。,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,硬盘存储容量=磁头数 柱面数 扇区数 每扇区字节数(512B),硬盘的磁道、扇区、柱面,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,各种硬盘接口(IDE/SATA/SCSI),IDE接口,IDE接口,SATA接口,SATA接口,SCSI接口,SATA接口数据线,IDE接口 数据线,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,3.3 光盘存储器,光盘类存储
17、器CD-ROM:Compact Disk-ROM,只读型光盘。MO:Magneto Optical,可擦写光盘。PD/CD-ROM:Phase Change Rewritable Optial Disk Drive。相变式可重复擦写光盘驱动器。CD-R:CD-Recordable,一次性可写入光盘。CD-RW:CD-ReWritable,可重写光盘。DVD:Digital Versatile Disk 向下兼容,可读音频CD和CD-ROM。单面单层的容量:4.7GB。单面双层的容量:7.5GB。双面双层的容量:17GB。,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,光盘存储器光盘也称为CDROM
18、,光盘刻录机光盘的容量一般为650MBCDR 和 CDRW,DVD光驱,DVD刻录机也称DVD-RW,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,各种光盘,光盘的容量一般为650MB,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,3.4 移动存储设备,(1)移动硬盘(2)Flash存储设备(优盘等)(3)磁光技术移动存储产品 磁盘技术与光技术结合。,计算机基础知识硬件部分 第三节 外存储器,4.主板,主板的作用:主板又叫母板(Mother Board),它安装在机箱内,是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板是整个微机内部结构的基础,不管是CPU、内存、显示卡还是鼠标、键盘、声卡、网卡都要通过主板来
19、连接并协调工作。主板不好,一切插在它上面的部件的性能都不能充分发挥出来。如果把CPU看成是微机的大脑,那么主板就是微机的身躯。当拥有了一个性能优异的大脑(CPU)后,同样也需要一个健康强壮的身体(主板)来运作。,计算机基础知识硬件部分 第四节 主板,4.1 主板的架构,主板架构 主板在结构上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及BTX等类型。它们的主要区别在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同。其中,AT结构已经淘汰;EATX和WATX多用于服务器/工作站主板;NLX等是ATX的变种。,华硕主板,硕泰克SL-848P/S,主用,计算机基础
20、知识硬件部分 第四节 主板,ATX新型主板结构的特点:(1)扩展插槽较多;(2)优化板上元件布局;(3)配合ATX电源,实现软关机;(4)MODEM远程遥控开关机;(5)需要配合专门的ATX机箱使用。,ATX新型主板结构的特点,计算机基础知识硬件部分 第四节 主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU插座,串行接口,USB接口,计算机基础知识硬件部分 第四节 主板,芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分。如果说中央处理器(CPU)是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个身体的躯干。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥。芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优
21、劣,决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前 CPU 的型号与种类繁多、功能特点不一,如果芯片组不能与 CPU 良好地协同工作,将严重地影响计算机的整体性能,甚至不能正常工作。主板芯片组几乎决定着主板的全部功能,其中 CPU 的类型、主板的系统总线频率,内存类型、容量和性能,显卡插槽规格等,是由芯片组中的北桥芯片决定的。而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量(如 USB 2.0/1.1、IEEE1394、串口、并口、笔记本的 VGA 输出接口)等,是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了 3D 加速显示(集成显示芯片)、AC97 声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音
22、频播放性能等。,4.2 主板的芯片组,计算机基础知识硬件部分 第四节 主板,芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根据芯片的功能,可分为南桥芯片和北桥芯片。南桥芯片主要负责I/O接口控制、IDE设备(硬盘等)控制以及高级能源管理等;北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输,由于北桥芯片的发热量较高,所以芯片上会装有散热片。,主板示意图,计算机基础知识硬件部分 第四节 主板,4.2.1芯片组的分类:,按用途,可分为服务器/工作站、台式机、笔记本等。按芯片数量,可分为单芯片组(南北桥合一),标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组(主要用于高档服务器/工作站)。按整合程度的
23、高低,还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等。按CPU种类,可分为AMD和intel两种。,计算机基础知识硬件部分 第四节 主板,到目前为止,能够生产芯片组的厂家主要有:英特尔(美国)VIA(中国台湾)SiS(中国台湾)ALi(中国台湾)AMD(美国)NVIDIA(美国)ATI(加拿大)已被AMD兼并 Server Works(美国)等 其中,以英特尔和 VIA 的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上,英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额,而且产品线齐全,高、中、低端以及整合型产品都有。VIA、SIS、ALI 和最新加入的 ATI 几家,加起来都只能占有比较小的市场份额,而且主要是在中低端和
24、整合领域。在 AMD 平台上,AMD 自身通常是扮演一个开路先锋的角色,产品少,市场份额也很小,而 VIA 却占有 AMD 平台芯片组最大的市场份额,但现在却受到后起之秀 NVIDIA 的强劲挑战。后者凭借其 nForce系列芯片组的强大性能,成为 AMD 平台最优秀的芯片组产品,进而从 VIA 手里夺得了许多市场份额。而 SIS 与 ALi 依旧是扮演配角,主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面,英特尔平台具有绝对的优势,所以英特尔的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额,其它厂家都只能扮演配角,以及为市场份额极小的 AMD 平台设计产品。服务器/工作站方面,英特尔平台更是绝对的优势地位,英特
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