第1章 计算机系统组成部件n1.1 计算机系统硬件组成n1.2 微处理器n1.3 主板n1.4 内存n1.5 外存储器n1.6 输入系统设备n1.7 显示系统设备n1.8 声卡和音箱n1.9 机箱与电源1.1 计算机系统硬件组成n通常人们所说的计算机指的是办公室或者家 里用的微型计算机，简称“微机”，又称为“个人 计算机”，即简称PC（Personal Computer） 。n计算机系统必须由两部分组成：一是硬件（ Hardware），二是软件（Software）。 返回首页n计算机的硬件是由电子器件和机电元件装置 组成的，包括控制器、运算器、存储器、输入 和输出设备，这是计算机系统中的物理实体部 分。根据其外观特征及功能的不同，可划分为 主机、外部设备两大部分。n主机包括CPU（中央处理器）、主存储器、 接口电路和总线电路。其中CPU是计算机的心 脏，它的性能强弱能直接决定整个计算机的性 能，是衡量计算机档次的一个重要指标。n连接主机和外部设备的电路称为“I/O接口 电路”，也称为“输入输出接口电路”，有了它， 主机和外部设备之间就能传输信息、实现数据 缓冲、完成不同格式的数据转换以及设备选择 、优先权处理等。 n为了能保存运算信息与数据资料，计算机系 统还需要外部存储器，磁盘就是一种这样的设 备。常用磁盘有软盘、硬盘两种，后者的容量 要比前者大得多。 图1-1 计算机系统硬件返回本节1.2 微处理器n1.2.1 CPU的类别n1.2.2 CPU的性能指标返回首页1.2.1 CPU的类别n1.2.1.1 Intel系列 n1.2.1.2 AMD系列n1.2.1.3 Cyrix系列 n如图1-2所示，从外观上看，CPU是用陶瓷 封装起来的，从封装形式上看，有传统针脚式 的Socket类型和插卡式的Slot类型两种。CPU 的生产厂商现在主要有Intel、AMD、VIA等。 其中Intel公司的CPU市场占有率最高。目前市 场上主流的CPU有：Intel公司的Pentium III 系列、Celeron系列、Pentium 4系列，AMD 的K7、K8系列，VIA的Cyrix III系列等。图1-2 几种不同类型的CPU芯片 返回本节n1Pentium III系列 Pentium III处理器是Intel于1999年2月推出的产品。现在市 面上见到的是Pentium III Coppermine（铜矿），它采用了 0.18mm的制造工艺，架构为Socket 370，配有256 KB的二级高 速缓存，它是1999年10月底正式发布的。 n2Celeron系列 Celeron处理器的推出是Intel为了夺回被AMD占领的低端市场 而采取的重要措施之一。目前市面上常见的是最早发布于2000年3 月29日的Celeron II（赛扬二代，现在简称赛扬）。n3Pentium 4系列 1.2.1.2 AMD系列 2000年11月，Intel推出了新一代的Pentium 4处理器， Pentium 4摒弃了以前Pentium系列微处理器采用的P6微架构（内 部架构），取而代之的是新设计的NetBurst微架构。1.2.1.1 Intel系列 1.2.1.2 AMD系列1.2.1.2 AMD系列1毒龙处理器2雷鸟处理器1.2.1.3 Cyrix系列 Cyrix也是一家比较著名的CPU制造商，但 是由于其产品性能原因，无法与Intel、AMD 竞争，最终在1999年被我国台湾地区的威盛（ VIA）公司收购。现在市场上Cyrix系列的主流 CPU是Cyrix III系列。返回本节1.2.2 CPU的性能指标n1主频、倍频和外频n2内存总线速度或系统前端总线速度（ FSB） n3工作电压 n4地址总线宽度n5数据总线宽度 n6L1缓存 返回本节1.3 主板n1.3.1 主板的结构n1.3.2 主板的性能指标返回首页1.3.1 主板的结构n1.3.1.1 控制芯片组n 1.3.1.2 总线 n1.3.1.3 CPU插槽（或插座）、内存插槽 和扩充插槽 n1.3.1.4 驱动器接口 n1.3.1.5 BIOSn计算机系统中用于连接各组成部件的物件就 是主板（Mainboard），它又称为系统板（ Systemboard）或母板（Motherboard），是 计算机系统中最基本最重要的部件之一。n主板是安装在机箱内的一块矩形电路板，上 面安装了组成微机的主要电路系统。如图1-3所 示，主板的主要部件有主板芯片组、CPU插槽、 BIOS芯片、扩充插槽、电源插座、内存插槽、 IDE（硬盘、光驱）接口插座、软盘驱动器接口 插座、串行口、并行口、PS/2接口、USB接口 。图1-3 主板1.3.1.1 控制芯片组n1传统的南北桥结构n2中心控制型结构 n3整合芯片组 1.3.1.2 总线 n（1）CPU总线。包括地址线（CAB）、数据线（ CDB）和控制线（CCD），它用来连接CPU和控制芯片 。n（2）存储总线。包括地址线（MAB）、数据线（ MDB）和控制线（MCD），用来连接存储控制器和 DRAM。n（3）系统总线。也称为I/O通道总线，包括地址线 （SAB）、数据线（SDB）和控制线（SCB），用来与扩 充插槽上的各扩充板卡相连接。系统总线有多种标准，以 适用于各种系统。n（4）外部总线。用来连接外设控制芯片，如主机板 上的I/O控制器和键盘控制器。 总线应用特点ISA（Industry Standard Architecture）IBM公司为286/AT电脑制订的总线工业标准，也称为AT标准。 传送数据宽度是16位，工作频率为8 MHz，数据传输率最高可 达8 MB/s，目前正淡出市场MCA（Micro Channel Architecture）IBM公司专为其PS/2系统开发的微通道总线结构。由于执行的 是使用许可证制度，因此未能得到有效推广EISA（Extended Industry Standard Architecture）EISA集团（1988年由Compaq、HP、AST、NEC、Olivetti、 Zenith、Tandy等组成）为32位CPU设计的总线扩展工业标准VESA（Video Electronics Standards Association）VESA组织（1992年由IBM、Compaq等发起，有120多家公司 参加）按Local Bus（局部总线）标准设计的一种开放性总线。 但应用并不是很广泛PCI（Peripheral Component Interconnect）SIG（Special Interest Group）集团推出的总线结构。1992年 起，先后有Intel、HP、IBM、Apple、DEC、Compaq、NEC等 著名的厂商加盟重新组建。该结构是解决外部设备接口的总线 ，传送数据宽度为32位，可以扩展到64位，工作频率为33 MHz ，数据传输率可达132 MB/s528B/s，目前正广泛使用AGP（Accelerated Graphics Port ）即加速图形端口。它是一种为了提高视频带宽而设计的总线规 范。因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，因 此严格说来，AGP也是一种接口标准，用于使用64位图形总线 使CPU与内存连接，以提高计算机对图像的处理能力。目前的 主板产品大多支持AGP表1-1 各种总线与应用特点总线性能ISA总线24位地址线可直接寻址的内存容量为16 MB， 8/16位数据线最大位宽为16位（bit），最高时钟 频率为8 MHz，最大稳态传输率为16 MB/sEISA总线32位地址域直接寻址范围为4 GB，32位数据线最 大时钟频率为8.3 MHz，最大传输率为33 MB/sPCI总线总线时钟频率为33.3 MHz/66 MHz，最大数据传 输速率为133 MB/s，时钟同步方式与CPU及时钟 频率无关，总线宽度为32位（5V）/64位（3.3V ）表1-2 ISA、EISA、PCI总线各自的性能 1.3.1.3 CPU插槽（或插座）、内存插槽和扩充插槽 n1CPU插座n2ATX电源插座 n3DIMM插槽与SIMM插槽n4ISA扩展槽和PCI扩展槽 n5AGP插槽 1.3.1.4 驱动器接口 n（1）I/O接口。 n（2）并口。 n（3）串口。 n（4）PS/2接口。n（5）USB接口。 1.3.1.5 BIOS nBIOS是Basic Input/Output System（ 基本输入/输出系统）的简称，它集成在主板的 一个ROM芯片中，其中包括了一组例行程序， 如基本输入/输出程序、系统信息设置程序、开 机上电自检程序和系统启动自举程序。另外还 有内部的诊断程序和一些应用程序。一块主板 的性能先进与否和主板的BIOS程序功能是否强 劲有着密切的关系。返回本节1.3.2 主板的性能指标n主板的主要性能指标有： n（1）支持CPU的种类和频率。n（2）控制芯片组的型号。n（3）总线频率。n（4）支持内存的种类和容量。n（5）扩充插槽类型和数量。n（6）各种接口的种类和数量。n（7）主板BIOS功能和版本号。 返回本节1.4 内存n1.4.1 内存的类型n1.4.2 内存的结构n1.4.3 内存的技术指标n1.4.4 内存条和高速缓存返回首页1.4.1 内存的类型n存储器按功能分为只读存储器（ROM， Read Only Memory）和随机存储器（RAM ，Random Memory）两种。 RAM分为 SRAM（Static RAM，静态随机存储器）和 DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器） 两种。n 1DDR SDRAM内存型号 n（1）PC1600。 n（2）DDR266/PC2100。 n（3）DDR333/PC2700。 n2RDRAM内存常见型号 n（1）PC600。 n（2）PC700。 n（3）PC800。 n（4）PC1066。 返回本节1.4.2 内存的结构n1PCB板 n2内存颗粒 n3内存颗粒空位 n4电容与电阻 n5内存固定卡n6内存脚缺口n7金手指 n8SPD n通过下面图1-5来了解内存的基本结构。图1-5 内存返回本节1.4.3 内存的技术指标n1内存容量n2内存速度 n3奇偶校验n4ECC n5存取时间 n6内存带宽 返回本节1.4.4 内存条和高速缓存n1.4.4.1 内存条 n1.4.4.2 系统高速缓存 1.4.4.1 内存条 早期系统的主存储器IC都是固定安装在主板上，它 是由许多存储芯片组成的，通常为256 KB。 内存条由印刷电路板和内存芯片构成，采用存储器 芯片的多少由内存条的容量和芯片的数据位数决定。 内存的速度要由内存总线和内存芯片的速度配合来 实现。通常，总线速度用其工作时钟的频率来表示，比 如33 MHz、66 MHz、100 MHz、133 MHz和1508 MHz总线等。而存储器芯片的速度用其存取时间来表 示，比如25 ns、20 ns、15 ns、10 ns和7 ns等。 1.4.4.2 系统高速缓存 n主存储器的高速缓冲存储器也称为Cache， 它由存取速度较高的SRAM芯片构成。SRAM 由静态MOS管构成，速度远高于主存的DRAM 存储器，目前可达几纳秒。 nCPU和内存是主机的基本构成，它们决定着 系统的速度。 n把SRAM的高速度和DRAM的大容量相结合 构成系统内存，是目前提高系统内存访问速度 的有效方法。 nCache的工作原理是：它面向 CPU工作，存储 CPU常用的数据和代码信息。这种高速缓存的方法的有 效性，必须建立在程序访问存储器时在时间和空间上具 有局域性的这一特点之上，即对多数程序来说，在某个 时间段内会集中重复地访问存储器的某一特定区域。比 如CPU的进出堆