第二章主板的组成等教案.docx

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第二章主板的组成等教案

第二章主机

2.1.1主板的组成

【计划课时】：

1课时

【授课班级】：

计算机应用一班

【教学目的与要求】

【教学方法与手段】

多媒体教学：

借助多媒体手段，进行课堂理论教学；

启发式教学：

教学活动关注的重点从结果转向过程。

激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性； 

【教学重点与难点】：

基础知识：

主板的组成

重点知识：

主板的组成

【教学组织过程】

1．上讲回顾

2．教授新知

【授课内容】

2.1主板概述

2．1．1主板的作用

打开机箱后会看见一块很大的电路板，上面连接着许多板块和元件，这块电路板就是主板。

主板上安装有CPU、内存、显卡、声卡、网卡等设备，通过主板上的连线，CPU控制着电脑中的其他部件协同工作。

主板按各种电器元件的布局与排列方式和在不同机箱上的配套模式，可以分为AT/BABYAT、ATX、MicroATX等型号。

·AT主板：

首先应用在IBMPC机上，后来发展为BABYAT机构，相对AT主板来说，增大了主板面积，整个元器件的布局也更合理、更紧凑，还同时支持AT/ATX电源。

·ATX主板：

广泛应用与家用电脑，比AT主板设计更为先进、合理，与ATX电源结合得更好，ATX主板比AT主板要大一点，软驱和IDE接口都被移到了主板中间，键盘和鼠标接口也由COM接口换成了PS/2接口，并且直接将COM接口、打印接口和PS/2接口集成在主板上。

·MICROATX主板：

是ATX规格的一种改进，它已成为市场主板机构的主流。

该主板尺寸更小，降低了主板的制造成本，但也相应减少了主板上的I/O扩展槽。

它采用了新的设计标准，减少了电源消耗，从而节约能源

2．1．2主板结构图

　　主板的英文名称叫做Motherboard，也可以译做母板。

主板不但是整个电脑系统平台的载体，还负担着系统中各种信息的交流。

好的主板可以让电脑更稳定地发挥系统性能，反之，系统则会变得不稳定。

因此，我们每个人都应该对主板有所了解。

主板的构成

　　主板的平面是一块PCB印刷电路板，分为四层板和六层板。

为了节约成本，现在的主板多为四层板：

主信号层、接地层、电源层、次信号层。

而六层板增加了辅助电源层和中信号层。

六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强，主板也更加稳定。

在电路板上面，是错落有致的电路布线；再上面，则为棱角分明的各个部件：

插槽、芯片、电阻、电容等。

当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。

随后，主板会根据BIOS（基本输入输出系统）来识别硬件，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。

图1主板各部件示意图

1．CPU插座

CPU插座又称为CPU的接口，是用于连接CPU的专用插座，而且还是连接CPU的唯一桥梁，没有它，电脑就不能工作，对应于不同架构的CPU，不主板连接的插座类型各不相同。

主板上CPU的插座类型可分为ZIF插座、SLOT架构、SOCKET、SOCKETA架构等。

像SOCKET370、SOCKETA、SOCKET478、SLOT1等接口类型

另外，还有双CPU插座的主板，只不过这类主板比较少见，大多应用在工作站或低端服务器上。

2.主板芯片组

芯片组（CHIPSET）由南桥（SOUTHBRIDGE）芯片和北桥（NORTHBRIDGE）芯片组成。

CPU通过主板芯片组对主板上的各个部分进行控制，控制芯片不同，主板的性能就不同，因此，主板芯片组是区分主板的一个重要标志

北桥芯片是CPU与外部设备之间联系的纽带，负责控制主板支持CPU的种类、内存类型和最大容量等；南桥芯片则负责控制设备的中断、各种总线和系统的传输性能等，其作用是让所有的数据都能有效传递。

北桥芯片的集成度较高，工作量较大，而且速度也较快，因此发热两比南桥芯片要大，所以现在多数主板生产厂商在北桥芯片上都加装了散热片或风扇，以免因过热而损坏。

　　内存插槽：

内存插槽一般位于CPU插座下方。

图中的是DDRSDRAM插槽，这种插槽的线数为184线。

　　AGP插槽：

颜色多为深棕色，位于北桥芯片和PCI插槽之间。

AGP插槽有1×、2×、4×和8×之分。

AGP4×的插槽中间没有间隔，AGP2×则有。

现在的显卡多为AGP显卡，AGP插槽能够保证显卡数据传输的带宽，而且传输速度最高可达到2133MB/s（AGP8×）。

　　PCI插槽：

PCI插槽多为乳白色，是主板的必备插槽，可以插上软Modem、声卡、股票接受卡、网卡、多功能卡等设备。

　　CNR插槽：

多为淡棕色，长度只有PCI插槽的一半，可以接CNR的软Modem或网卡。

这种插槽的前身是AMR插槽。

CNR和AMR不同之处在于：

CNR增加了对网络的支持性，并且占用的是ISA插槽的位置。

共同点是它们都是把软Modem或是软声卡的一部分功能交由CPU来完成。

这种插槽的功能可在主板的BIOS中开启或禁止。

　　BIOS芯片：

是一块方块状的存储器，里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。

能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。

BIOS芯片是可以写入的，这一方面会让主板遭受诸如CIH病毒的袭击。

另一方面也方便用户们不断从Internet上更新BIOS的版本，来获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持。

　　接口部分

　　IDE接口：

可分为IDE1和IDE2。

一般情况下，IDE1接硬盘，IDE2接光驱。

通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽（也有横着的）。

现行炒得很热的ATA/133是IDE的一种规范，即传输速率为133M/s。

但只有硬盘速度跟得上才能充分发挥ATA/133的优势，目前只有迈拓的金钻七代硬盘支持这一规格。

　　软驱接口：

连接软驱所用，多位于IDE接口旁，比IDE接口略短一些，因为它是34针的，所以数据线也略窄一些。

　　COM接口（串口）：

目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。

COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh，中断号是IRQ4；COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh，中断号是IRQ3。

由此可见COM2接口比COM1接口的响应具有优先权。

　　PS/2接口：

PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。

一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。

PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，是目前应用最为广泛的接口之一。

　　USB接口：

USB接口是现在最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。

USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。

一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。

高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。

此外，USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。

　　LPT接口（并口）：

一般用来连接打印机或扫描仪。

其默认的中断号是IRQ7，采用25脚的DB-25接头。

并口的工作模式主要有三种：

1、SPP标准工作模式。

SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但应用较为广泛，一般设为默认的工作模式。

2、EPP增强型工作模式。

EPP采用双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，目前已有不少外设使用此工作模式。

3、ECP扩充型工作模式。

ECP采用双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但支持的设备不多。

　　MIDI接口：

声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。

接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备，例如电子键盘等。

【课程小结】

【作业】

课后练习

2.1.2主板的选购、常见故障及维修

【计划课时】：

1课时

【授课班级】：

计算机应用一班

【教学目的与要求】

【教学方法与手段】

多媒体教学：

借助多媒体手段，进行课堂理论教学；

启发式教学：

教学活动关注的重点从结果转向过程。

激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性； 

【教学重点与难点】：

基础知识：

主板的选购

重点知识：

主板的常见故障及维修

【教学组织过程】

1．上讲回顾

2．教授新知

【授课内容】

2.2中央处理器

【计划课时】：

1课时

【授课班级】：

12计

（1）

（2）

【教学目的与要求】

【教学方法与手段】

多媒体教学：

借助多媒体手段，进行课堂理论教学；

启发式教学：

教学活动关注的重点从结果转向过程。

激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性； 

【教学重点与难点】：

内容：

ＣＰＵ组成，原理，指标、种类

重点：

ＣＰＵ性能指标、购买常识、安装方法

难点：

CPU的工作原理及性能指标

了解:

CPU的产品介绍

目标：

学生认识CPU，了解目前流行的CPU性能指标，掌握CPU的组成、类型购买常识及安装方法。

【教学组织过程】

1．上讲回顾

2．教授新知

【授课内容】

一、CPU的组成

1、运算单元

2、控制单元

3、存储单元

CPU整个系统的的核心，也是整个系统最高的执行单位，它负责整个系统指令的执行数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入/输出的控制。

二、CPU的工作原理：

CPU的工作原理其实很简单,它的内部元件主要包括：

控制单元，逻辑单元，存储单元三大部分。

指令由控制单元分配到逻辑运算单元，经过加工处理后，再送到存储单元里等待应用程序的使用。

三、性能指标与购买常识：

1、主频、外频和倍频

主频：

（CPUClockSpeed）也叫时钟频率，主频越高，说明运算速度越快。

单位：

赫兹（HZ）主频=外频*倍频

外频：

是CPU与主板之间同步运行的速度，也可以说是内存与主板之间的同步运行的速度。

66HZ75HZ100HZ133HZ266HZ333HZ400HZ533HZ

倍频：

是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数。

在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。

1、制造工艺

早期的CPU大多采用0.5um的制作工艺，0.25um0.18um0.13um90nm65nm45nm集成度更高，技术更强、省电

2、扩展总线速度

指微机系统的局部总线如ISA8B-16BPCI32BAGP64BAGP-E128B

3、前端总线（FSB）

是每秒钟CPU可接受的数据传输量是多少。

400mhz533mhz800hz1024hz

4、内存总线速度（MEMORY-BUSSPEED）

系统总路线速度，等同于CPU的外频。

266HZ333HZ400HZ533HZ

5、高速缓冲存储器（Cache）

是指可以进行高速数据交换的存储器，CPU的缓存分为两种，L1CacheL2Cache128KB256KB1024KB

6、工作电压（SupplyVoltage）即CPU正常工作所需电压。

早期CPU（286386486）电压一般在5V奔腾3.5v3v2.8v1.5-2.0v

使CPU的发热量问题得到很好的解决。

7、协处理器

主要负责浮点运算，内置协处理器CPU，可以加快特定类型的数值计算。

8、MMX指令集（多媒体扩展指令集）

是INTEL公司1996年推出的一项多媒体指令增强技术。

57条多媒体指令

10．SSE指令集（单指令多数据流扩展）

70条3D图形运算效率50条浮点运算指令12条MMX整数运算增强指令。

8条内存优化指令。

9、3DNOW！

指令集

指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。

10、多线程技术

11、双核技术（最新的技术）下一代发展方向

四、CPU的历史

1971年。

世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了。

它出现的意义是划时代的，比起现在的CPU，4004显得很可怜，它只有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢。

1978年，Intel公司首次生产出16位的微处理器命名为i8086

1979年，Intel公司推出了8088芯片，它是第一块成功用于个人电脑的CPU

1981年8088芯片首次用于IBMPC机中，开创了全新的微机时代

1982年，Intel推出80286芯片，它比8086和8088都有了飞跃的发展

1985年Intel推出了80386芯片，它X86系列中的第一种32位微处理器

1989年，Intel推出80486芯片，它的特殊意义在于这块芯片首次突破了100万个晶体管的界限

主流CPU的发展

intel:

PentiumPentiumProPentiumMMXPntiumⅡCeleron Xeon：

至强处理器IntelPentiumIIIPentium4

AMD:

K6-2K6-3K7毒龙Athlon处理器雷鸟闪龙

四、CPU的类型、封装方式及安装方法

OPGA封装有机管脚阵列AMD公司的AthlonXP系列CPU

mPGA封装微型PGA封装Athlon64和英特尔公司的Xeon（至强）系列CPU

CPGA封装陶瓷封装Thunderbird（雷鸟

FC-PGA2封装奔腾4处理器（478针）

OOI封装基板栅格阵列奔腾4处理器，这些处理器有423针

1、Socket型接口：

（外观为方形，背面有若干细小的插针）

2、SlotA型接口：

毒龙

2、安装方法：

五、CPU的产品介绍

（一）、INTEL公司

（二）、AMD公司

（三）、Cyrix公司（via）

Athlon64处理器的编号 

　　要了解一款处理器，从它的编号下手是再合适不过的了。

如图所示，我们将Athlon64的编号共分为7个部分，按照从左到右的顺序，各部分含义如下：

1．处理器种类 

　　“ADA”— AMD Desktop Athlon64 ，“AMA”— AMD Mobile Ahtlon64，“OSA"— Opteron Server Athlon64。

2．处理器型号 

　　例如图中的3400就代表这是一款Athlon64 3400+。

3．封装类型 

　　”A“— 754pin Lidded O μPGA、”B“— 754pin Lidless O μPGA、”C“— 940pin、”D“— 939pin。

4．核心电压 

　　”C“— 1.55V、”E“— 1.50V、”G“— 1.45V、”I“— 1.40V。

5．最高核心温度 

　　”O“— 69℃、”P“— 70℃、”X“— 95℃、”Y“— 100℃。

6．二级缓存容量 

　　”3“— 256KB、”4“— 512KB、”5“— 1MB。

7．核心工艺改进版本号 

　　例如图中这款处理器的编号为”ADA3400AEP5AP“，它说明这是一款桌面版Athlon64处理器，PR值3400+，采用754接口，核心电压1.50V，核心最高温度70℃，具有1MB二级缓存。

作业：

上网了解中关村在线，PC太平洋上的CPU价格及性能，一一对照知识点，

2.3内存

【计划课时】：

2课时

【授课班级】：

计算机应用一班

【教学目的与要求】

【教学方法与手段】

多媒体教学：

借助多媒体手段，进行课堂理论教学；

启发式教学：

教学活动关注的重点从结果转向过程。

激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性； 

【教学重点与难点】：

基础知识：

内存的作用、内存的种类，让学生初步认识和了解内存。

重点知识：

内存的性能、内存的安装，学生应仔细阅读相关内容，并掌握内存的安装方法。

了解知识：

内存的选购和品牌。

【教学组织过程】

1．上讲回顾

2．教授新知

【授课内容】

2.3.1内存概述

内存是用来临时存放数据的存储器，它泛指电脑中用来存放数据的半导体存储单元。

它的容量和性能将直接影响电脑的运行速度。

2．1．1内存的作用

内存（MEMORY）也称内存储器或主存，就像人体大脑的记忆系统，用于存放电脑的运行程序和处理的数据。

只要打开电源电脑，内存中就会有各种各样的数据信息存在，可以说它永远也不会空闲着。

当运行电脑程序时，程序将首先被读入内存中，然后在特定的内存中开始执行，并且处理的结果也将保存在该内存中，也就是说内存会和CPU之间频繁地交换数据，没有内存，CPU的工作将难以开展，电脑也无法启动。

2．1．2内存的种类

1．按照内存的工作原理主要分为两类。

一类是RAM，即随机存取存储器，存储的内容可通过指令随机读写访问。

RAM中存储的数据在掉电时会丢失，因而只能在开机运行时存储数据。

其中RAM又可以分为两种，一种是DRAM（动态随机存取存储器）主要用于内存条中，另一种是SRAM（静态随机存取存储器）主要用于CACHE中。

另一类是ROM，即只读存储器，只能从中读取信息而不能任意写入信息。

2．按照内存的性能可以分为以下几类。

●FPMRAM快页模式内存

●EDORAM扩展数据输出内存

●SDRAM同步动态随机存取存储器

●DDRSDRAM

●RDRAM存储器总线式动态随机存储器

3．按内存的封装方式分

内存其实是由数量庞大的集成电路组成的，只不过这些电路都需要最后的封包完成这类将集成电路封包的就是封装技术。

封装也可以说是安装半导体集成电路芯片用的外壳。

根据内存的封装形式，可以将内存分为以下几类。

●SOJ小尺寸J形引脚封装

●TSOP薄形小尺寸封装

●TINY-BGA小型球栅阵列封装

●BLP底部引脚封装

●CSP芯片型封装

2．1．3内存的性能指标

1．TCK（时钟周期）

TCK代表内存所能运行的最大频率，数字越小说明内存芯片所能运行的频率越高。

2．存取时间

存取时间代表读取数据所延迟的时间。

3．CAS的延迟时间

4．TAC

5．ECC

是新型内存中普遍提到的一种技术名词，它是内存校验的一种。

一般来说，内存条上的内存芯片是以双数形式出现的，如果有时看到单数的内存芯片，说明该内存是支持ECC。

6．综合性能

2．3.2如何选购内存

在选购内存时，因为它关系到整机的性能，因此一定要多了解所需购买的内存资料，多花时间选择。

2．2．1了解内存品牌及识别内存

目前市场上内存品牌较多，不过真正生产内存芯片的厂商只有几家，其他很多内存制造商都是采用别人的内存颗粒。

全球的内存芯片厂商有SAMSUNG、HYUNDAI、KINGSTON等几家。

2．2．2选购内存应注意的问题

内存性能的好坏关系着电脑工作的稳定性，因此选购内存时，除了需要考虑需要的内存容量外，还要考虑内存的质量。

1．符合主板上的内存插槽要求

不同的主板提供有不同线数的内存插槽，他们分别要求使用相应线数的内存条。

2．速度要匹配

内存芯片的速度应与主板的速度匹配，不能低于主板运行的速度，否则会影响整个电脑系统的性能。

3．注意内存的做工

内存的做工影响着内存的性能，一般来说，要使内存能稳定的工作，要求使用的PCB板层数应在6层以上，否则内存在工作时容易出现不稳定的情况。

4．注意内存的品牌

由于内存的生产相对来说比较简单，只是将内存颗粒封装在电路板上即可，因此不少小的厂家将低端的内存颗粒通过涂改编号或其他造假方法，将低档内存打磨成高档内存出售，以获取暴利。

而这些内存往往不能稳定、正常地工作，因此最好选购品牌内存。

2．3.3内存的安装

安装内存的具体操作如下：

1）将内存插槽两边的锁扣拉起来，

2）在内存下边缘左右有不对称的缺口，安装时应将它们对准内存插槽上相应的槽口，均匀用力向下压，使内存槽两侧的锁扣紧扣内存，

3）当内存的“金手指”完全插入内存插槽后，将内存插槽两边的锁扣紧扣住内存即可，安装完成。

2．3.4内存的使用与维护

2．4．1使用内存应注意的问题

内存是比较娇贵的电器产品，最怕的就是静电，因此在插拔内存时一定要注意先释放静电。

其次，内存在使用过程中绝对不能带电插拔，否则会烧毁内存甚至烧毁主板。

2．4．2内存故障的确认方法

内存是数据传输的通道，一般来说，当内存出现故障时，电脑运行会表现得不稳定，经常出现蓝屏、死机等现象。

这时如果排除了操作系统不稳定或病毒等原因，则很可能是内存的故障了。

通过替换法，将有故障的内存换到另一台能稳定运行的电脑上再观察其运行状态，如果该电脑也运行不稳定，则可判断内存出现故障。

也可通过专用的内存测试软件来测试电脑的稳定性，如电脑不能稳定通过测试，也表明内存有问题。

【课程小结】

【作业】

课后练习