电脑四大核心硬件知识详解.docx

1、电脑四大核心硬件知识详解电脑四大核心硬件知识详解-主板知识详解1、适用类型主板适用类型，是指该主板所适用的应用类型。针对不同用户的不同需求、不同应用范围，主板被设计成各不相同的类型，即分为“台式机主板”和“服务器/工作站主板”。1) 台式机主板台式机主板，就是平常大部分场合所提到的应用于 PC 的主板，板型是 ATX 或 Micro ATX 结构，使用普通的机箱电源，采用的是台式机芯片组，只支持单 CPU，内存最大只能支持到 4GB，而且一般都不支持 ECC 内存。存储设备接口，也是采用 IDE 或 SATA 接口，某些高档产品会支持 RAID。显卡接口，多半都是采用 AGP 4X 或 AGP

2、 8X，某些高档产品也会采用 AGP Pro 接口，以支持某些高能耗的高档显卡。扩展接口也比较丰富，有多个 USB 2.0/1.1，IEEE1394，COM，LPT，IrDA 等接口，以满足用户的不同需求。扩展插槽的类型和数量也比较多，有多个 PCI，CNR，AMR 等插槽，适应用户的需求。部分带有整合的网卡芯片，有低档的 10/100Mbps 自适应网卡，也有高档的千兆网卡。在价格方面，既有几百元的入门级或主流产品，也有一二千元的高档产品，以满足不同用户的需求。台式机主板的生产厂商和品牌也非常多，市场上常见的就有几十种之多。2) 服务器/工作站主板服务器/工作站主板，则是专用于服务器/工作站

3、的主板产品，板型为较大的 ATX，EATX 或 WATX，使用专用的服务器机箱电源。其中，某些低端的入门级产品，会采用高端的台式机芯片组，例如，英特尔的 I875P 芯片组，就被广泛用在低端入门级产品上；而中高端产品，则都会采用专用的服务器/工作站芯片组，例如，英特尔 E7501，Sever Works GC-SL 等芯片组。对服务器/工作站主板而言，最重要的是高可靠性和稳定性，其次才是高性能。因为大多数的服务器，都要满足每天 24 小时、每周 7 天的满负荷工作要求。由于服务器/工作站数据处理量很大，需要采用多 CPU 并行处理结构，即一台服务器/工作站中安装 2、4、8 等多个 CPU；对

4、于服务器而言，多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用；而对于工作站，多处理器系统则可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用。为适应长时间，大流量的高速数据处理任务，在内存方面，服务器/工作站主板能支持高达十几 GB 甚至几十 GB 的内存容量，而且大多支持 ECC 内存以提高可靠性。服务器主板在存储设备接口方面，中高端产品也多采用 SCSI 接口而非 IDE 接口，并且支持 RAID 方式，以提高数据处理能力和数据安全性。在显示设备方面，服务器与工作站有很大不同，服务器对显示设备要求不高，一般多采用整合显卡的芯片组，例如，在许多服务器芯片组中，都整合有 ATI

5、的 RAGE XL 显示芯片，要求稍高点的，采用普通的 AGP 显卡，甚至是 PCI 显卡；而图形工作站对显卡的要求非常高，主板上的显卡接口也多采用 AGP Pro 150，而且多采用高端的 3DLabs、ATI 等显卡公司的专业显卡，如 3DLabs 的“野猫”系列显卡，中低端则采用 NVIDIA 的Quandro 系列，以及 ATI 的 Fire GL 系列显卡等。在扩展插槽方面，服务器/工作站主板与台式机主板也有所不同，例如 PCI 插槽，台式机主板采用的是标准的 33MHz 的 32 位 PCI 插槽，而服务器/工作站主板则多采用 64 位的 PCI X-66 甚至 PCI X-133

6、，其工作频率分别为 66MHz 和 133MHz，数据传输带宽得到了极大的提高，并且支持热插拔，其电气规范以及外型尺寸都与普通的 PCI 插槽不同。在网络接口方面，服务器/工作站主板也与台式机主板不同，服务器主板大多配备双网卡，甚至是双千兆网卡，以满足局域网与 Internet 的不同需求。服务器主板技术要求非常高，所以与台式机主板相比，生产厂商也就少得多了，比较出名的也就是英特尔、超微、华硕、技嘉、泰安、艾崴等品牌。在价格方面，从一千多元的入门级产品，到几万元甚至十几万元的高档产品都有2、芯片组芯片组（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

7、芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界，称设计芯片组的厂家为“Core Logic”。Core 的中文意义是核心或中心。光从字面的意义，就足以看出其重要性。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

8、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频播放性能等。现在的芯片组，是由过去 286 时代的所谓超大规模集成电路：门阵列控制芯片演变而来的。芯片组的分类：按用途，可分为服务器/工作站、台式机、笔记本等类型。按芯片数量，可分为单芯片组，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）。按整合程度的高低，还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等。台式机芯片组要求

9、有强大的性能，良好的兼容性，互换性和扩展性，对性价比要求也最高，并适度考虑用户在一定时间内的可升级性。扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中，并没有单独的笔记本芯片组，均采用与台式机相同的芯片组。随着技术的发展，笔记本专用 CPU 的出现，就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗，良好的稳定性，但综合性能和扩展能力，在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性，在三者中最高，部分产品甚至要求全年满负荷工作。在支持的内存容量方面也是三者中最高，能支持高达十几 GB 甚至几十 GB 的内存容量，而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高。所以，其存储设备也多

10、采用 SCSI 接口而非 IDE 接口，而且多采用 RAID 方式，以提高性能和保证数据的安全性。到目前为止，能够生产芯片组的厂家有：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）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整合领域。在 AMD 平台上，AMD 自身通常是扮演一

11、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 nForce2 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，英特尔自家的服务器芯片组产品占据着绝大多数中、低端市场。而

12、 Server Works 由于获得了英特尔的授权，在中高端领域占有最大的市场份额，甚至英特尔原厂服务器主板，也有采用 Server Works 芯片组的产品。在服务器/工作站芯片组领域，Server Works 芯片组就意味着高性能产品；而 AMD 服务器/工作站平台，由于市场份额较小，主要都是采用 AMD 自家的芯片组产品。芯片组的技术，这几年来也是突飞猛进，从 ISA、PCI 到 AGP，从 ATA 到 SATA，Ultra DMA 技术，双通道内存技术，高速前端总线等等，每一次新技术的进步，都带来电脑性能的提高。2004 年，芯片组技术又会面临重大变革，最引人注目的就是 PCI Exp

13、ress 总线技术，它将取代 PCI 和 AGP，极大的提高设备带宽，从而带来一场电脑技术的革命。另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展，例如 AMD Athlon 64 CPU 内部，已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度。而且现在的芯片组产品已经整合了音频、网络、SATA、RAID 等功能，大大降低了用户的成本。3、支持 CPU 类型这是指能在该主板上所采用的 CPU 类型。CPU 的发展速度相当快，不同时期 CPU 的类型是不同的，而主板支持此类型，就代表着属于此类的 CPU 大多能在该主板上运行（在主板所能支持的 CPU 频率限制范围内）。CPU 类型从早期的

14、 386、486、Pentium、K5、K6、K6-2、Pentium II、Pentium III 等，到今天的 Pentium 4、Duron、Athlon XP、至强（XEON）、Athlon 64，都经历了很多代的改进。每种类型的 CPU，在针脚、主频、工作电压、接口类型、封装等方面都有差异，尤其在速度性能上差异很大。只有购买与主板支持 CPU 类型相同的 CPU，二者才能配套工作。4、CPU 插槽类型我们知道，CPU 需要通过某个接口与主板连接，才能进行工作。CPU 经过这么多年的发展，采用的接口方式，有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前 CPU 的接口，都是针脚式接口，对应到主

15、板上，就有相应的插槽类型。不同类型的 CPU，具有不同的 CPU 插槽。因此，选择 CPU，就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板 CPU 插槽类型不同，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。1) Socket 775Socket 775 又称为 Socket T，是目前应用于 Intel LGA775 封装的 CPU 所对应的处理器插槽，能支持 LGA775 封装的 Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D 等 CPU。Socket 775 插槽，与目前广泛采用的 Socket 478 插槽明显不同，非常复杂，没有 Socket 478 插槽那样的 CP

16、U 针脚插孔，取而代之的是 775 根有弹性的触须状针脚（其实是非常纤细的弯曲的弹性金属丝），通过与 CPU 底部对应的触点相接触而获得信号。因为触点有 775 个，比以前的 Socket 478 的 478pin 增加了不少，封装的尺寸也有所增大，为 37.5mm37.5mm。另外，与以前的 Socket 478/423/370 等插槽采用工程塑料制造不同，Socket 775 插槽为全金属制造，原因在于这种新的 CPU 的固定方式，对插槽的强度有较高的要求，并且新的 prescott 核心的 CPU 的功率增加很多，CPU 的表面温度也提高不少，金属材质的插槽比较耐得住高温。在插槽的盖子上

17、，还卡着一块保护盖。Socket 775 插槽由于其内部的触针非常柔软和纤薄，如果在安装的时候，用力不当，就非常容易造成触针的损坏；其针脚实在是太容易变形了，相邻的针脚很容易搭在一起，而短路有时候会引起烧毁设备的可怕后果。此外，过多地拆卸 CPU 也将导致触针失去弹性，进而造成硬件方面的彻底损坏，这是其目前的最大缺点。目前，采用 Socket 775 插槽的主板数量并不太多，主要是 Intel 915/925 系列芯片组主板，也有采用比较成熟的老芯片组如 Intel 865/875/848 系列以及 VIA PT800/PT880 等芯片组的主板。不过，随着 Intel 加大 LGA775 平

18、台的推广力度，Socket 775 插槽最终将会取代 Socket 478 插槽，成为 Intel 平台的主流 CPU 插槽。2) Socket 754Socket 754 是 2003 年 9 月 AMD 64 位桌面平台最初发布时的标准插槽，是目前低端的 Athlon 64 和高端的 Sempron 所对应的插槽标准。具有 754 个 CPU 针脚插孔，支持 200MHz 外频和 800MHz 的 HyperTransport 总线频率，但不支持双通道内存技术。Socket 754 是目前广泛采用的 AMD 64 位平台标准，与之配套的主板非常多。关于 Socket 754 的前途，目前众

19、说纷纭，有说随着 Socket 939 的普及，Socket 754 最终会被完全淘汰；也有说 Socket 754 接口的 Athlon 64 将会完全停产，而只保留 Socket 754 接口的 Sempron 的。不管究竟是怎么样，由于 AMD 64 平台的插槽标准过多，而且互不兼容，Socket 754 应该会逐渐被 Socket 939 所取代。3) Socket 939Socket 939 是 AMD 公司 2004 年 6 月才发布的 64 位桌面平台标准，是目前高端的 Athlon 64 以及 Athlon 64 FX 所对应的插槽标准，具有 939 个 CPU 针脚插孔，支持

20、 200MHz 外频和 1000MHz 的 HyperTransport 总线频率，并且支持双通道内存技术。Socket 939 目前的配套主板也逐渐增多，将是 AMD 64 位桌面平台以后的主流平台。4) Socket 940Socket 940 是最早发布的 AMD 64 位平台标准，是服务器/工作站所使用的 Opteron 以及最初的 Athlon 64 FX 所对应的插槽标准，具有 940 个 CPU 针脚插孔，支持 200MHz 外频和 800MHz 的 HyperTransport 总线频率，并且支持双通道内存技术。由于 Socket 940 接口的 CPU 价格高昂，而且必须搭配

21、昂贵的 ECC 内存才能使用，所以其总体采购成本是比较昂贵的。现在新出的 Athlon 64 FX 已经改用 Socket 939 接口。所以，Socket 940 将会成为 Opteron 的专用接口。5) Socket 603Socket 603 的用途比较专业，应用于 Intel 平台高端的服务器/工作站主板，其对应的 CPU 是 Xeon MP 和早期的 Xeon。Socket 603 具有 603 个 CPU 针脚插孔，只能支持 100MHz 外频以及 400MHz 前端总线频率。Socket 603 插槽并不能兼容 Socket 604 接口的 Xeon。6) Socket 604

22、与 Socket 603 相仿，Socket 604 仍然是应用于 Intel 平台高端的服务器/工作站主板，但与 Socket 603 的最大区别，是增加了对 133MHz 外频以及 533MHz 前端总线频率的支持，2004 年随着 Intel 64 位的支持 EM64T 技术的 Xeon 的发布，又增加了对 200MHz 外频以及 800MHz 前端总线频率的支持。Socket 604 插槽可以兼容 Socket 603 接口的 Xeon 和 Xeon MP。7) Socket 478Socket 478 插槽是目前 Pentium 4 系列处理器所采用的接口类型，针脚数为 478 针。

23、Socket 478 的 Pentium 4 处理器面积很小，其针脚排列极为紧密。采用 Socket 478 插槽的主板产品，数量众多，是目前应用最为广泛的插槽类型。8) Socket ASocket A 接口，也叫 Socket 462，是目前 AMD 公司 Athlon XP 和 Duron 处理器的插座标准。Socket A 接口具有 462 插孔，可以支持 133MHz 外频。如同 Socket 370 一样，降低了制造成本，简化了结构设计。9) Socket 423Socket 423 插槽是最初 Pentium 4 处理器的标准接口，Socket 423 的外形，和前几种 Sock

24、et 类的插槽类似，对应的 CPU 针脚数为 423。Socket 423 插槽多是基于 Intel 850 芯片组主板，支持 1.3GHz1.8GHz 的 Pentium 4 处理器。不过，随着 DDR 内存的流行，英特尔又开发了支持 SDRAM 及 DDR 内存的 i845 芯片组，CPU 插槽也改成了 Socket 478，Socket 423 插槽也就销声匿迹了。10) Socket 370Socket 370 架构，是英特尔开发出来代替 SLOT 的架构，外观上与 Socket 7 非常像，也采用零插拔力插槽，对应的 CPU 是 370 针脚。Socket 370 主板，多为采用 I

25、ntel ZX、BX、i810 芯片组的产品，其他厂商有 VIA Apollo Pro 系列、SIS 530 系列等。最初认为，Socket 370 的 CPU 升级能力可能不会太好，所以 Socket 370 的销量总是不如 SLOT 1 接口的主板。但在英特尔推出的“铜矿”和“图拉丁”系列的 CPU，Socket 370 接口的主板一改低端形象，逐渐取代了 SLOT 1 接口。目前，市场中还有极少部分的主板采用此种插槽。11) SLOT 1SLOT 1 是英特尔公司为取代 Socket 7 而开发的 CPU 接口，并申请了专利。这样，其它厂商就无法生产 SLOT 1 接口的产品，也就使得

26、AMD、VIA、SIS 等公司不得不联合起来，对 Socket 7 接口升级，也得到了 Super 7 接口。后来随着 Super 7 接口的兴起，英特尔又将 SLOT 1 结构主板的制造授权提供给了 VIA、SIS、ALI 等主板厂商，所以这些厂商也相应推出了采用 SLOT 1 接口的系列主板，丰富了主板市场。SLOT 1 是英特尔公司为 Pentium 系列 CPU 设计的插槽，其将 Pentium CPU 及其相关控制电路、二级缓存，都做在一块子卡上。多数 Slot 1 主板使用 100MHz 外频。SLOT 1 的技术结构比较先进，能提供更大的内部传输带宽和 CPU 性能。采用 SLO

27、T 1 接口的主板芯片组有 Intel 的 BX、i810、i820 系列及 VIA 的 Apollo 系列，ALI 的 Aladdin Pro 系列及 SIS 的 620、630 系列等。此种接口已经被淘汰，市面上已无此类接口的主板产品。12) SLOT 2SLOT 2 用途比较专业，都采用于高端服务器及图形工作站的系统。所用的 CPU 也是很昂贵的 Xeon（至强）系列。Slot 2 与 Slot 1 相比，有许多不同。首先，Slot 2 插槽更长，CPU 本身也都要大一些。其次， Slot 2 能够胜任更高要求的多用途计算处理，这是进入高端企业计算市场的关键所在。在当时标准服务器设计中，

28、一般厂商只能同时在系统中采用两个 Pentium 处理器，而有了 Slot 2 设计后，可以在一台服务器中同时采用 8 个处理器。而且采用 Slot 2 接口的 Pentium CPU 都采用了当时最先进的 0.25 微米制造工艺。支持 SLOT 2 接口的主板芯片组，有 440GX 和 450NX。下图中左侧为 Slot 2 插槽，右侧为 Slot 1 插槽。13) SLOT A SLOT A 接口，类似于英特尔公司的 SLOT 1 接口，是供 AMD 公司的 K7 Athlon 使用的。在技术和性能上，SLOT A 主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。它使用的并不是 Intel 的 P

29、6 GTL+ 总线协议，而是 Digital 公司的 Alpha 总线协议 EV6。EV6 架构是种较先进的架构，它采用多线程处理的点到点拓扑结构，支持 200MHz 的总线频率。支持 SLOT A 接口结构的主板芯片组，主要有两种：一种是 AMD 的 AMD 750 芯片组，另一种是 VIA 的 Apollo KX133 芯片组。此类接口已被 Socket A 接口全面取代。14) Socket 7Socket 7：“Socket”在英文里就是插槽的意思。Socket 7 也被叫做 Super 7。最初是英特尔公司为 Pentium MMX 系列 CPU 设计的插槽，后来英特尔放弃 Sock

30、et 7 接口转向 SLOT 1 接口，AMD、VIA、ALI、SIS 等厂商仍然沿用此接口，直至发展出 Socket A 接口。该插槽基本特征为 321 插孔，系统使用 66MHz 的总线。Super 7 主板增加了对 100MHz 外频和 AGP 接口类型的支持。Super 7 采用的芯片组，有 VIA 公司的 MVP3、MVP4 系列，SIS 公司的 530/540 系列及 ALI 的 Aladdin V 系列等主板产品。对应 Super 7 接口 CPU 的产品，有 AMD K6-2、K6- 、Cyrix M2 及一些其他厂商的产品。此类接口目前已被淘汰，只有部分老产品才能见到。5、超

31、线程技术CPU 生产商为了提高 CPU 的性能，通常做法是提高 CPU 的时钟频率和增加缓存容量。不过目前 CPU 的频率越来越快，如果再通过提升 CPU 频率和增加缓存的方法来提高性能，往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。尽管提高 CPU 的时钟频率和增加缓存容量后，的确可以改善性能，但这样的 CPU 性能提高，在技术上存在较大的难度。实际上，在应用中基于很多原因，CPU 的执行单元都没有被充分使用。如果 CPU 不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降。另外，就是目前大多数执行线程缺乏 ILP（Instruction-Level Parallelism，多

32、种指令同时执行）的支持。这些都造成了目前 CPU 的性能没有得到全部的发挥。因此，Intel 则采用另一个思路去提高 CPU 的性能，让 CPU 可以同时执行多重线程，就能够让 CPU 发挥更大效率，即所谓“超线程（Hyper-Threading，简称 HT）”技术。超线程技术，就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了 CPU 的闲置时间，提高了 CPU 的运行效率。采用超线程技术，在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻，只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。超线程技术是在一颗 CPU 同时执行多个