计算机组装与维修.docx
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计算机组装与维修
计算机组装与维修
第一章计算机硬件基础
一、现代计算机的产生与发展历程
1.现代计算机的产生（第一台）
⑴时间：
1946年
⑵地点：
美国宾夕法尼亚州立大学
⑶名称：
E-NIAC（埃尼阿克）
⑷逻辑原件：
电子管
2.现代计算机发展历程
阶段
时间
元器件
运算速度
第一代
电子管计算机
1946-1957
电子管
几千次/s
第二代
晶体管计算机
1958-1964
晶体管
几十万次/s
第三代
中小规模集成电路计算机
1965-1970
中小规模集成电路
百万次/s
第四代
大规模超大规模集成电路计算机
1790至今
大规模超大规模集成电路
万亿次/s
二、现代计算机分类（发展：
微型化、网络化、智能化）
从原理上：
数字电子计算机和模拟电子计算机
1按设计目的分：
①通用计算机、②专用计算机
2按用途分：
①科学计算工程计算计算机、②工业控制计算机、③数据计算机
3按大小分：
①巨型计算机（超级计算机）、②小型计算机、③微型计算机
三、计算机系统的组成
计算机系统由两部分组成：
硬件系统和软件系统。
1硬件系统还是经典的冯·诺依曼结构，由五部分组成：
运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
1运算器：
能完成各种算数和逻辑运算的部件。
2控制器：
能发出各种控制信息，使计算机各部件协调工作的部件，
3存储器：
能记忆程序和数据的部件，分内存和外存。
4输入设备：
将程序和数据输入的设备
5输出设备：
能将结果数据和其他信息输出的设备。
注：
运算器、控制器和内存储器各称为主机；输入设备和输出设备称为外设。
（如图）
2软件系统
1裸机：
只具备硬件系统的计算机。
只能运行机器语言源程序。
2软件系统分为系统软件和应用软件两种
1系统软件用于控制和协调计算机的运行、管理和维护。
包括操作系统（核心）、语言处理程序和数据库管理系统。
2
应用软件：
专为解决一些具体问题设计的软件。
三、计算机的基本硬件
主板
硬盘
显卡
鼠标
显示器
CPU
光驱
声卡
键盘
机箱
内存
网卡
电源
1主板：
主机箱里最大的电路板，也称系统板，母板。
2CPU：
（CentralProcessingUnit）中央处理器，计算机的核心部件。
3内存条：
计算机运行过程中临时存储数据的场所。
4硬磁盘驱动器：
简称硬盘，是计算机中的数据存储部件，通常用来存放永久性的数据。
5显示卡：
又称显示适配器，是计算机专门用于处理显示数据、图像信息的设备。
6光驱：
也叫做光盘驱动器，用于读取光盘中的资料数据。
7机箱：
主要作用是防止和固定各种计算机配件，起到撑托和保护作用。
同时，机箱具有屏蔽电磁辐射的重要作用。
8显示器：
主要分为CRT显示器和LCD显示器。
9键盘：
分类
1根据按键数量的不同分为：
101键和104键
2按接口类型的不同分为：
AT（大口）接口、PS/2（紫色）接口和USB接口
3按外形可分为：
标准键盘和人体工程学键盘
4按连接方式的不同分为：
有线键盘和无线键盘
5按键盘接口的不同分为：
机械式键盘、薄膜式键盘和电容式键盘
10鼠标：
分类
1按数量分为：
两键鼠标和三键鼠标
2按连接方式分为：
有线鼠标和无线鼠标
3按接口类型分为：
串口（COM）、PS/2接口和USB接口
4按工作原理分为：
机械鼠标、光电鼠标和激光鼠标
第二章CPU和CUP散热器
一、什么是CPU
1.CUP是中央处理器的英文缩写，微型计算机的CPU又叫微处理器。
它由运算器和控制器组成。
是计算机系统的核心，相当于人的大脑。
2.CPU是一个被封装在塑胶或者陶瓷材料中的集成电路。
它由基板、内核、内核与基板之间的填充物及金属盖组成。
材料
作用
内核
单晶硅做成的薄芯片（指甲盖大小）
完成复杂的运算和操作
基板
陶瓷或者有机材料
承载CPU内核所用的电路板，固定CPU
填充物
导热硅脂
散热
金属盖
金属
避免CPU收到外力损害，增加核心的表面积起到保护和散热的作用
二、性能指标
制造工艺
缓存
前端总线
接口类型
工作电压
QPI和DMI
志玲姐
频率
1.CPU的频率
（1）主频：
CPU核心的工作频率，单位MHz或者GHz。
主频越高CPU的运算频率越快。
（2）外频：
是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位MHz。
（3）倍频系数：
可以小于1，也可以大于1。
（80486之后）
（4）三者关系：
主频＝外频×倍频系数
2.CPU的工作电压（直流电）
（1）CPU的工作电压有明显下降的趋势。
（2）较低的工作电压有三个优点：
1低功耗
2功耗降低，致使发热量减少
3进一步提高CPU的主频
3.制造工艺
（1）制造工艺是指制造CPU的晶圆上相邻两个晶体管之间的距离。
单位为微米（μm）或纳米（nm）。
（2）常见：
45nm，32nm，28nm，22nm等
（3）制造工艺的提高带来的优点：
①降低CPU的功率
2使处理器实现更多的功能和更好的性能
3降低发热量，提高稳定性
④核心面积进一步减小，降低了CPU产品成本，降低了CPU的销售价格。
4.缓存（Cache）
（1）CPU缓存（CacheMemory）是位于CPU与内存之间的临时存储器。
它的容量小但速度比内存快（与CPU同步）。
缓存中的数据是内存数据的映射（复制品）。
（2）CPU从缓存中读到数据被称为缓存命中，缓存命中的概率称为缓存命中率，命中率越快越好。
（大多数CPU在90%左右）。
（3）分类：
一级缓存、二级缓存、三级缓存。
（从奔腾CPU开始分级）
（4）缓存最早在80486上，只有8KB，Intel公司从Pentium时代开始把缓存进行了分类。
（5）常把CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存（最重要）。
一级缓存分为①数据缓存（D-Cache）、②指令缓存（I-Cache）。
（6）.CPU的读取顺序是先缓存后内存。
5.前端总线（FSB）【多用单核。
CPU—北桥（内存控制器）—内存】
（1）总线分类：
①数据总线（双），DateBus，DB
②地址总线（双），AddressBus，AD
③控制总线（单），ControlBus，CB
（2）总线就是将数据和指令从一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。
通俗的说，就是多个部件间的公共线路，用于在各个部件之间传输信息。
（3）前端总线是将CPU连接到北桥芯片的总线。
（4）前段总线FSB的总线带宽不能低于CPU的数据带宽。
6.QPI与DMI总线
（1）QPI总线【用于多核】
①QPI（QuickPathInterconnect，快速通道互连），事实上它的官方名字为CSI（CommonSystemInterface，公共系统界面），用来实现芯片之间直接互连。
2现在的CPU将内存控制器（过去在北桥芯片内）集成到了CPU内部，CPU内部不同核心在访问内存时变得更直接更快捷，同时各核心之间也可以通过QPI总线直接通信。
3QPI总线的优点：
a.使通信更加方便
b.高带宽
c.多核间互传数据不用经过芯片组
4QPI总线的带宽：
QPI频率×每次传输的有效数据（16bit/8）×2
（2）DMI总线
①南桥芯片和CPU之间的数据通道被称为DMI（DirectMediaInterface，直接媒体接口）。
（3）QPI与DMI区别
QPI负责CPU内部的数据交换。
DMI负责CPU与外部的数据交换。
7.CPU的接口类型
（1）把CPU与主板的连接形式叫做接口。
使用情况
适用品牌
接口举例
双列直插式
淘汰
曾用在4004、8080、8086
插卡式
PentiumⅡ和PentiumⅢ以及AMD早期的K7
插座式（阵脚式，Socket）
正在使用
AMD
Socket7、Socket370、Socket754、Socket939等
触点式（LGA）
Intel
LGA775、LGA1366、LGA1155等
触点式的优点：
可靠，高频率。
8.CPU的多媒体指令集
（1）MMX（MultiMediaExtened）
三、主流CPU产品与散热器
1.CPU的生产厂商主要有Intel和AMD。
①Intel产品的优点：
兼容性好，稳定性强，发热量低等。
②AMD产品的优点：
物美价廉。
性价比高等。
2.主流CPU产品
高端
中端
低端
Intel
6核
4核
双核
Corei73900系列、Corei73930K（盒）
Corei73770、Corei53450（盒）
Corei33220
AMD
8核
6核
4核
AMDFX8150
AMDFX6100
AMDA8-3870K
3.CPU的选购原则
（1）购买时不能追求最新
（2）在同个系列的产品中不要购买高频的产品
（3）同时考虑其他配件的规格档次和相互的兼容性等因素
（4）根据个人使用计算机用途的不同来决定Intel还是AMD
4.CPU散热器
（1）散热器的选购原则
①散热器与CPU相接触的部分叫做储热层。
②铜的热传导速度比铝快，所以推荐使用铜铝结合的散热器。
③散热器除储热层以外的鱼鳍状的部分的作用是将热量散到空气中，所以他的表面积越大越好。
（2）风扇的选购原则
①风扇转速越高风压越大，空气流通性越好，但是噪声也会越大。
②风扇直径越大风量越大，散热效果越好，但是太大会影响到其他配件的安装。
（3）其他散热方式
除此外还有水冷，热管散热等散热方式。
四、CPU的发展历程
名称
年代
字长
最早
4004
1971
4
8080
1974
8
8086
1978
16
80286
1982
16
80386
1985
32
字节数为32位
80486
1989
32
一级缓存（8KB）在CPU上
PentiumⅡ
1997
32
二级缓存（512KB）在CPU上
第三章主板
一、识主板
1.主板（MainBoard）又称主机板，系统板，母板等。
是机箱内最大的电路板。
在整个计算机系统扮演者非常重要的角色。
所有的配件和外设都直接或通过线路与其相连。
可以说主板是计算机系统的中枢系统。
2.主板是矩形电路板，虽然有不同的尺寸和规格，但它们的组成形式却是基本相同的，主板上一般有电源插座、CPU插座、北桥芯片、南桥芯片、内存插槽、PCI-E插槽，PCI插槽、SATA插座、BIOS芯片、CMOS电池、声卡芯片、网卡芯片等。
除此之外还提供多种外设接口，如PS/2、并口，音频接口、USB接口、RJ-45接口、VGA接口、DVI接口等。
二、主板的分类
1.主板按结构的不同分为AT和ATX主板。
2.按使用CPU的不同分为支持Intel处理器的主板和支持AMD处理器的主板。
（1）按结构不同
形状
现状
缺点
优点
AT主板
9.6in×12in
淘汰
布局不合理，布线混乱，不利散热
ATX主板
12in×9.6in
正在使用
布局更加合理，布线更短更少，空气流通性更好
相对AT主板ATX主板具体改进了：
①CPU移位、②关机仍可供电、③内部布线减少，降低了电磁辐射和信号的衰减。
（2）按使用处理器不同
使用Intel处理器的主板
使用AMD处理器的主板
LGA775：
触点式
AM3型：
支持45mm工艺的CPU
LGA1156：
触点阵列封装，用来取代LFA775接口。
第一代i7、i5、i3处理器采用这类接口，已被淘汰。
AM3+型：
支持32mm工艺的CPU
LGA1155：
第二、三代i7、i5、i3处理器采用这类接口
LGA1136：
第一代i7的部分产品使用
LGA2011：
第三代i7的部分产品采用（高端6核）
三、主板的技术指标
1.芯片组
（1）目前的主板芯片组多为两个芯片的组合，分别为南桥芯片和北桥芯片，靠近CPU的是北桥芯片。
（2）主板芯片组可以说是主板的灵魂与核心，芯片组是计算机系统的核心部件。
（3）南北桥结构中北桥所起的作用是尤其重要的。
北桥的作用是协调数据吞吐量最大的CPU，内存，显示系统接口之间的数据交换。
而南桥的作用是将剩余的速度较慢的硬盘，网卡，键盘鼠标，USB等设备的数据集中在一起后再通过北桥送往CPU进行处理。
2.SATA（SerialATA）
（1）传输方式：
以连续串行的方式传送数据。
（2）针脚数：
4针。
第一针发送、第二针接受收、第三针供电、第四针接地，
（3）技术规范
规范
数据传输率
现状
SATA1.0
150MB/s
淘汰
SATA2.0
300MB/s
正在使用
SATA3.0
600MB/s
3.USB
（1）USB：
通用串行总线，
（2）技术规范
规范
传输率
工作电压
颜色
现状
USB1.1
12Mbps（1.5MB/s）
500mA
淘汰
USB2.0
480Mbps（60MB/s）
500mA
正在使用
USB3.0
5Gbps（480MB/s）
900mA
蓝色
4.显示系统【ISA—PCI（万能插槽）—AGP—PCI-E】
（1）在PentiumⅡ以后开始为显卡量身打造了AGP总线（专用3D显卡插槽）。
AGP3.0的带宽达到了2.1GB/s，
（2）PCI总线
①传输方式：
并行传输。
②频率：
33MHz，66MHz
③位宽：
32bit，64bit
④带宽：
133MB/s~533MB/s
（3）PCI-Express
①传输方式：
串行传输。
②PCI-E专为显卡设计。
③技术规范
规范
工作频率
最大传输率
PCI-E1.0
2.5GHz
PCI-E×16为8GB/s（双工）
PCI-E2.0
5.0GHz
PCI-E×16为16GB/s（双工）
PCI-E3.0
8GHz、10GHz
PCI-E×16为32GB/s（双工）
5.双通道技术
（1）双通道内存技术是一种内存控制和管理技术，它依赖于芯片组的内存控制器发生作用。
在理论上能够使两条同等规格内存提供的带宽增高一倍，数据存取速度也相应增加一倍。
（2）高端计算机系统中内存控制器由主板北桥芯片移至CPU内部。
6.BIOS与CMOS
（1）BIOS（BasicInputOutputSystem，基本输入/输出系统）是一组固化到计算机主板上的一个ROM芯片上的程序。
它保存着计算机最重要的基本输入/输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启顺序。
其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。
（2）CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体存储器），主板上另外的一个独立的存储器，它属于随机存储器（RAM），为了长期保存设置结果主板上用一个纽扣电池为其供电。
7.UEFI
（1）UEFI（UnifiedExtensibleFirmwareInterface，统一的可扩展固件接口）是一种详细描述全新类型接口的标准。
（2）将会在3年内取代BIOS。
四、主流主板芯片组与代表产品
（1）主板芯片组的厂商有：
Intel、AMD
（2）主板厂商：
华硕（ASUS）、技嘉（GIGABYTE）、微星（MSI）
（3）芯片组
厂商
芯片组
主板
Intel
IntelH61
华硕P8H61
IntelZ77
技嘉GA-Z77X-UD5H
AMD
AMD870
微星870S-G46
AMD970
微星970A-G4T
五、主板的选购
1.在显示系统方面要注意显卡和主板PCI-E总线的规格速度相一致。
2.在内存方面要注意内存的总带宽能不能满足CPU的数据吞吐量。
3.所选的CPU最好是该主板能支持的最高级别。
4.尽可能选择支持SATA3.0硬盘的主板，
5.在够用的前提下选择性价比高的MicroATX（小板）主板。
第四章内存
一、内存概述
1.内存（Memory）也称内存存储器或主存储器，主要用于存取计算机的程序和数据，是CPU与外存之间进行数据交换的通道和桥梁。
2.外存不能直接与CPU交换数据，
2.传输单位
（1）位（bit）
①在二进制中，只有0和1两个数码，我们将这里的一个0或一个1称为一位（bit），习惯用小写字母b来表示。
②是计算机传输、处理数据的单位。
（2）字节（Byte）
①在计算机系统中将8位二进制数称为一个字节，用大写字母B来表示。
②是计算机系统中最小的存储单位。
（3）两者关系。
1KB＝1024B
1MB＝1024KB
1GB＝1024MB
1TB＝1024GB
1B＝1b×8
1b＝1B÷8
二、内存分类
1.只读存储器（ROM）
（1）特点：
一旦存储资料就无法将其改变或删除。
资料不会因为电源关闭而消失。
（2）分类
①可擦除可编程ROM（EPROM）
a.可擦除可编程ROM芯片可重复擦出和写入，解决了ROM芯片只能写入一次的弊端，
b.特征：
在其正面的陶瓷封装上有一个玻璃窗口，通过该窗口，可以利用紫外线照射擦出内部数据，完成操作需要用到EPROM擦除器。
②电可擦出可编程只读内存（EEPROM）
a.也成电可擦出。
b.使用高压电擦出数据。
③闪存（FlashMemory）
a.是一种长寿命的非易失性的存储器。
（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）
b.数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块的大小一般为256KM~20MB。
c.举例：
BIOS
2.随机存储器（RAM）
按照RAM内部结构不同分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
（1）静态随机存储器SRAM
①缺点：
结构复杂，成本高，功耗大。
②适用场合：
容量小，要求高速读/写的场合。
③举例：
CPU的内置一、二、三级缓存上。
（2）动态随机存储器DRAM
①优点：
结构简单，集成度高，成本低，能实现大容量存储。
②缺点：
周期性的做刷新操作，速度慢。
③举例：
主内存（内存条）。
三、内存的性能指标
1.容量
（1）内存条所能存储的数据总量就是容量。
早期：
64KB、128KB、256KB、512KB
80386时期：
1MB、2MB、4MB
PentiumⅢ：
128MB、256MB、512MB
PentiumⅣ：
2GB、4GB、8GB甚至16GB
2.位宽
位宽是指内存与CPU交换数据时一次传输的二进制的位数。
3.速度（带宽）
（1）内存的数据传输速度可以从两个方面描述：
一是两次独立的存取操作之间所需的最短时间，又称存储周期。
二是用有效传输频率。
（2）数据带宽＝有效数据传输频率×位宽
四、内存的发展历史
1.最早的内存是以磁芯的形式排列在线路上的。
2.在80286主板发布之前，内存并没有被世人重视，这个时候的内存是直接固化在主板上的，而且容量只有64~256KB。
3.内存分类
内存名称
金手指个数
线
位宽
插槽
30pinSIMM
30
30
8+1
SIMM
DRAM、EDODRAM
72
72
32
SIMM
SDRAM
168
168
64
DIMM
RDRAM
16
RIMM
DDR
184
184
64
DIMM
DDRⅡ
240
240
64
DIMM
DDRⅢ
240
240
64
DIMM
DDRⅣ
288
288
64
DIMM
（1）内存领悟的开山鼻祖是30pin内存。
（2）RDRAM在一个时钟周期没传输两次数据，能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。
（3）DDR是DoubleDateRate的缩写，它是RDRAM内存的替代者。
DDR在一个时钟周期内传输两次数据。
（4）DDR内存的预付取速度之比为：
DDR：
DDRⅡ：
DDRⅢ：
DDRⅣ=2:
4:
8:
16
（5）接口：
①SIMM：
单边接触内存模组（SingleLn-lineMemoryModules）
②RIMM：
RambusInlineMemoryModule
③DIMM：
双列直插式存储模块（Dual-Lnline-Memory-Modules）
五、主流内存与选购原则
1.主流内存厂商：
威刚（ADATA）、金士顿（Kingston）、胜创（KINGMAX）
2.主流内存介绍（DDR3）
①威刚4GBDDR31333（等效于PC2-10600）
②金士顿DDR316004G骇客神条套装内存
③KINGMAX4HBDDR32400套装
3.内存选购原则
（1）容量：
根据用户的软件环境来决定。
根据所使用的操作系统决定基础内存容量。
（2）速度或带宽
（3）品牌
六、计算机中的数制及数制转换
1.进位计数制
（1）区分符
①十进制的区分符用字母D表示或不加区分符。
②二进制的区分符用字母B表示。
③十六进制的区分符用字母H表示，如果以字母起始则必须在字母前加前导0。
④八进制的区分符用字母Q表示。
（2）基数
我们把计数制允许选用的基本数码个数称为基数，用R表示。
整数
小数
十进制
二进制
十六进制
十进制
二进制
十六进制
0
0000
0
0
0
0
1
0001
1
0.5
0.1
0.8
2
0010
2
0.25
0.01
0.4
3
0011
3
0.125
0.001
0.2
4
0100
4
0.0625
0.0001
0.1
5
0101
5
0.03125
0.00001
0.08
6
0110
6
0.015625
0.000001
0.04
7
0111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
（3）位权
①在进位计数制中，一个数码处在不同的位置时，它所代表的数值是不相同的。
每一个数位被赋予的数值称为位权，简称权。
②位权的大小是以基数为底，数位的序号为指数得到的整数次幂，用i表示数位的序号，用Ri表示数位的权。
③相邻两位的权值之比等于基数值。
（4）按权展开式
进位计数制中，每个数位的数值等于该位数码与该位的位权之乘积，任意进位计数制的数都可以写成按权展开式的多项式相加求和的形式。
例：
第五章外存储器
一、硬盘概述
1.硬盘驱动器（HDD、HardDiskDriver），简
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