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1、中等职业技术教育教材,计算机组装与维护 第 3 版 余 伟,第1章 微型计算机概述 第2章 主机 第3章 存储设备 第4章 多媒体设备 第5章 计算机联网 第6章 输入设备 第7章 输出设备 第8章 微型计算机的组装与CMOS设置 第9章 系统软件的安装 第10章 微型计算机系统的测试、优化与升级 第11章 微型计算机系统的维护方法,目录,第2章 主机,教学目标:1、主流CPU简介 2、 INTEL系列的CPU 3、 AMD系列的CPU 4、CPU插座和风扇,教学重点:目标1、2、3,教学难点:目标2、3,教学方法:讲解法、演示法,第2章 主机,21 中央处理器 世界上生产PC机CPU的厂商主
2、要有Intel、AMD、VIA、TRANSMETA、IDT、IBM等。 2.1.1 中央处理器的类型 CPU主要类型有: 1.按CPU的主频分有:2.0GHz3.5 GHz,如Pentium 4有2.4 GHz 2.6 GHz 2.8 GHz 3.0 GHz 3.2 GHz 3.4 GHz 。Athlon 64有 Athlon 64 3000+(1.8 GHz)、3200+(2.0 GHz)、3400+(2.2 GHz)、3800+(2.4 GHz) 等。 2.按CPU的架构分有:Intel公司生产CPU的Socket 478、Socket 775和AMD公司生产CPU的Socket 462、
3、Socket 754、Socket 939等。 3.按CPU的不同用途有:用于PC台式机、服务器(工作站)以及笔记本三种。 4.按CPU制造的核心类型分有:Intel公司生产的CPU有 Northwood核心、 Prescott核心和 AMD公司生产CPU的 Newcastle核心、 Barton核心、 ClawHammer核心等。 5.按CPU的前端总线频率分有:Intel公司生产的CPU前端总线频率有 400MHz、 533MHz、 800MHz和 1066MHz等; AMD公司生产的CPU前端总线频率有 333MHz、 400MHz 、800MHz和1000MHz等。 6. 按CPU采用
4、的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口大部分是针脚式接口,对应到主板上就有相应的插座类型。,(2)Pentium 4 CPU。 212 主流CPU简介 CPU是微型计算机的核心,它的性能高低直接影响着整台微型计算机性能的优劣,现在能见到的CPU绝大部分是Pentium级的,Pentium级CPU除了Intel的Pentium和Celeron系列外,还有AMD生产的Athlon和Duron系列的CPU。 1Intel Pentium CPU (1)Pentium CPU。 (2)Pentium 4 CPU。 目前市场上的Pentium 4 主要有二种不同的接口,一种是So
5、cket478,另外一种是Socket 775。 Socket 775又称为Socket T,是应用于Intel LGA775封装的CPU所对应的接口,采用此种接口的有LGA775封装的Pentium 4、Pentium 4 E、Celeron D等CPU。,2. AMD 系列的CPU (1)Athlon XP 系列处理器(也称K7)。 2001年10月9日,AMD发布了桌面处理器的产品Athlon XP处理器, 有Athlon XP 1500+,Athlon XP 1600+至Athlon XP 3200+产品。 Athlon XP有4种不同的核心类型:Palomino、 Thoroughb
6、red、Thorton和Barton。 但都有共同之处:都采用Socket A接口而且都采用PR标称值标注。 (2)Athlon 64处理器 AMD的Athlon 64处理器是64位PC处理器(也称K8处理器), AMD Athlon 64 CPU性能比较如表2-3所示。 采用基于X-86指令体系的64位架构,也就是X86-64架构。该处理器支持64bit寻址位宽,并提供良好的向下兼容性支持32bit。除了采用x86-64架构之外,该系列处理器的还有不少的改进。如整合支持双通道和单通道的DDR SDRAM内存控制器;采用针对芯片组独立的Hyper-Threading总线连接技术,在Athlon
7、 64系统实现AGP 8x和I/O功能。该系列采用的是Socket754针脚和Socket 939针脚设计,L2缓存分别有1MB和512KB两个版本。采用的是0.13微米的工艺,不过即将推出采用更先进的0.09微米工艺的产品。在Athlon 64高性能的同时能保持着低功耗,最大功耗比Pentium 4 E系列低不少。 (3)AMD Duron CPU AMD的Duron处理器(毒龙)主要面对低端处理器市场。,2.1.3 CPU插座和风扇 表2-4 不同的CPU插座支持不同的CPU类型,2.CPU风扇或称散热器。 目前最常见的CPU散热器从原理上主要分为两大类:一类是采用液体散热,包括水冷、油冷
8、等;另一类最常采用的就是风冷散热方式,即在一块散热片上面镶嵌一个风扇的这种散热方式。该方式主要是成本低,制作和安装都非常简单。,2.1.4 CPU的主要性能指标,教学目标:1、 CPU的主要性能指标,教学重点: 时钟频率(主频) 外部时钟频率(外频)和倍频 前端总线频率 超线程技术,教学难点:时钟频率(主频) 外部时钟频率(外频)和倍频 前端总线频率,教学方法:讲解法、演示法,2.1.4 CPU的主要性能指标 1.时钟频率(主频)。 时钟频率是CPU在单位时间(s)内发出的脉冲数,常用以兆赫(MHz)为单位。 2外部时钟频率(外频)和倍频。外部时钟频率则表示系统总线的工作频率;。而倍频则是指C
9、PU的外频与主频相差的倍数。三者 有十分密切的关系:主频=外频倍频。 3.前端总线频率。英文名称叫Front Side Bus,一般简写为FSB。前端总线频率指的是数据传输的实际速度,即每秒钟CPU可接受的数据传输量。前端总线的速度越快,CPU的数据传输就越迅速。前端总线的速度主要是用前端总线的频率来衡量。现在高档的处理器的FSB频率等于外频的4倍。 4.超线程技术(Hyper-Threading,简写为HT):这是Intel针对Pentium 4指令效能比较低这个问题而开发的。超线程是一种同步多线程执行技术,采用此技术的CPU内部集成了两个逻辑处理器单元,相当于两个处理器实体,可以同时处理两
10、个独立的线程。通俗一点说就是能把一个CPU虚拟成两个,相当于两个CPU同时运作,超线程实际上就是让单个CPU能作为两个CPU使用,从而达到了加快运算速度的目的。,3运算速度。CPU的运算速度通常用每秒执行基本指令的条数来表示,常用的单位是MIPS(Million Instruction Per Second),即每秒百万条指令数,是CPU执行速度的一种表示方式。 4 Cache的容量和速率。Cache ( 缓存)的大小和速度也同CPU的性能息息相关。目前的CPU通常采用两级缓存机制,L1、L2缓存通常集成在CPU核心内部,与CPU同速运行,L1缓存大小为28KB或更大;而L2缓存大小通常大于L
11、1缓存。 5数据宽度(字长)。CPU的字长是指CPU一次所能处理的二进制数的位数,是表示运算器性能的主要技术指标,一般它等于CPU数据总线的宽度,CPU字长越长,运算精度越高,处理信息速度越快,性能也越高。常见的CPU字长有32位和64位。,6寻址能力 。寻址能力往往是指CPU能直接存取数据的内存地址的范围,这是由CPU的地址总线引脚的数目来决定的。通常用MB来表示寻址空间。 7支持的扩展指令集。支持的扩展指令集也是造成性能差异的一个关键。1996年,Intel的MMX指令集(MultiMedia Exlensions,多媒体扩展指令集)应用到奔腾处理器当中。MMX包括57条多媒体指令,通过单
12、指令多数据方式(SIMD)加速整数运算,可以加速视频、音频等多媒体应用。 3Dnow!指令集是由AMD开发的共有多媒体扩展指令集27条指令,主要应用于等浮点运算,从而使CPU的3D性能大大提高。 SSE(Streaming SIMD Extensions,单指令多数据流扩展指令集)是Intel在Pentium 处理器中开始应用的。 SSE2支持双精度浮点数的SIMD 。 在SSE3上,Intel增加了10条新的SIMD指令以及3条脱离SSE寄存器的指令(fisttp、monitor、mwait)。,8内部设计。处理器内部设计对性能的影响非常关键。通过并行处理和乱序执行技术,处理器可以在一个时钟
13、周期内执行多条指令。 CPU的内核不同性能也不同,如内核为Northwood和内核为Prescott的Pentium 4的CPU性能不同;内核为Northwood和内核为Prescott的Celeron CPU性能相差较大。Athlon 64系列CPU的核心类型为Clawhammer和内核为Newcastle 的性能相差较大, 生产工艺技术:指在硅材料上生产CPU时内部各元器件间的连线宽度,一般用微米(m)表示。 9供电电压。 Pentium CPU的供电电压都是3.3V或以下。Pentium4的供电电压在1.5V以下,CPU内核工作电压越低则表示CPU制造工艺越先进,也表示CPU运行耗电功率
14、越小。,教学目标:1、内存的简介 2、 内存的结构 3、 内存的品牌,教学重点:目标1、2、3,教学难点:目标2、3,教学方法:讲解法、演示法,2.3 内存,内存指计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元,包括RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory,只读存储器)和Cache高速缓冲存储器。 2.3.1 内存的分类 1.按内存的工作原理分类 (1)只读存储器ROM。只读存储器ROM是计算机厂商已经把系统程序烧制在芯片中,只能读取,不能改变的一种存储器,如BIOS(基本输入/输出系统)、显卡BIOS程序等。 (2)随机存储器R
15、AM。 静态RAM(SRAM)。SRAM(Static RAM)的一个存储单元的基本结构是一个双稳态电路, SRAM的读写速度很快,一般比DRAM快2、3倍。计算机的高速缓存(External Cache)就是SRAM。 动态RAM(DRAM) DRAM(Dynamic RAM)就是通常所说的内存,它是针对静态RAM(SRAM)来说的。一个DRAM单元由一个晶体管和一个小电容组成。晶体管通过小电容的电压来保持断开、接通的状态,当小电容有电时,晶体管接通(表示1);当小电容没有电时,晶体管断开(表示0)。,2.3 内存,2.按在计算机中的作用分类 (1)主存储器。主存储器是用来存放程序和数据的R
16、AM,由于主存储器的容量较大,为了降低费用、减小体积,所以常采用DRAM,也就是常说的内存(内存条)。 (2)Cache存储器。Cache即高速缓冲存储器,是位于CPU和主存储器之间的规模较小但速度很高的存储器,通常由SRAM组成。 (3) ROM BIOS。ROM BIOS有三类:系统BIOS、显示卡BIOS和其他适配卡的BIOS。 接通电源后,BIOS将运行POST(Power On System Test),对所有内部设备的自检、测试完成后,系统将从A:或C:寻找操作系统,并向RAM中装入DOS。,2.3.2 内存条 1内存条的接口类型 (1) SIMM接口类型。 (2) DIMM接口类
17、型。 DIMM内存条提供64位有效数据位。目前,DIMM内存条已成为主流产品。 通常为84针,但由于是双边的,所以一共有842=168线触点,人们经常把这种内存称为168线内存。DDR内存条也属于DIMM接口类型,DDR内存条有184个触点,使用2.5V的电压,单个时钟周期内上升沿和下降沿都传输数据。 DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的一代内存技术标准,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据。DDR2内存采用1.8V电压。DDR2内存条有240个触点。 内存条一般有128MB、256MB、512MB和1
18、024MB等几种。,内存条 (3)RIMM接口类型。RIMM在单个时钟周期内上升沿和下降沿都传输数据,使用184线内存条,2.5V电压,数据宽度为16位或32位。,2.内存条的芯片类型 存储器芯片焊在一小条印制电路板上构成内存条,使用的存储芯片不同内存条的性能也不同。 (1) SDRAM。 (2)DDR SDRAM。 准确地说,我们应该称呼它为“DDR SDRAM”,习惯上简称为“DDR”。可以让它在时钟的上升沿和下降沿都传输数据。 DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。 DD
19、R2内存采用1.8V电压,相对于DDR标准的2.5V,降低了不少,从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量。 目前,已有的标准DDR2内存分为DDR2 400和DDR2 533,今后还会有DDR2 667和DDR2 800。,图2-35 DDR 2 SDRAM 下面是DDR SDRAM上面是SDRAM 图 2-37 RDRAM内存条 图2-36 DDR SDRAM和SDRAM,(3) RDRAM(Rambus SRAM)。 Rambus(如图2-37)引入了RISC(精简指令集)的技术,依靠其极高的工作频率,通过减少每个周期的数据量来简化操作。Rambus通过进行上升沿、下降沿分别触发,原有的
20、400MHz的频率变为800MHz。若采用16位其带宽为1.6GB/s,为SDRAM的两倍。RDRAM管脚数为184,使用2.5V电压,采用16位或32位总线传输数据.不过Rambus要求RIMM槽中必须全部插满,空余的RIMM槽要用专用的Rambus终结器(或称连通器)C-RIMM插满。,2.3.3 内存的性能参数,教学目标:1、内存的性能参数 2、 内存的选购,教学重点:目标1、2,教学难点:目标2,教学方法:讲解法、演示法,2.3.3内存条的性能指标 1容量。DDR SDRAM内存容量大多为64MB,128MB,256MB、512MB和1024MB容量。 2速度。内存速度一般用存取一次数
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