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维修技1

维修技能培训手册

●第一章计算机的基础知识

●第二章BOM、电子元件、线路图的认识

●第三章PC板卡的故障诊断与维修

●第四章测试软件

●第五章交换机、路由器等网络产品的维修

计算机的基础知识

（本章内容，共3课时135分钟）

1.1微型计算机系统组成（要求了解本节内容）

这节以微型计算机系统的组成，讲述计算机的基础知识。

微处理器（CPU）

只读存储器（ROM）

主机板（M/B）存储器

读写存储器（RMA）

主机

硬件系统

软件系统

微型机系统

图1微型机系统组成示意图

由图1可以看出，微型机系统包括两大部分：

硬件系统和软件系统。

硬件系统是在微型计算机的基础上配以必要的外部设备、外部存储器（如硬盘等）和电源设备等组成。

以下会逐一讲述硬件系统的各组成部分，软件系统的测试软件则会在第四章中讲述。

1.2微处理器。

（1）CPU是CentralProcessingUnit的缩写，即中央处理器单元，是微机的大脑。

主要功能是进行算术和逻辑运算，对各种指令进行分析并产生相应的操作和控制信号，一台主机的工作性能如何主要取决于CPU的工作性能。

我们常听人谈的486、Pentium就是CPU。

Intel是世界第一大CPU制造商，其80×86系统CPU广泛应用于IBMPC及兼容机。

CPU是一个电子元件，其规格就标注在CPU外壳表面上或CPU包装盒上，如编号为K6-233的CPU，代表这是由AMD制造的586MMX级CPU，它的最高工作频率为233MHz，一般MMX级CPU还会标有I/O电压及核心电压。

（2）CPU的工作原理。

CPU发展至今，其中集成的电子元件也越来越多，上百万个晶体管构成了CPU的内部结构。

那么上百万个晶体管是如何工作的呢？

看上去似乎很深奥，但归纳起来，CPU的内部结构可分为控制单元（ControlUnit）CU、逻辑单元（ArithmeticLogicUnit）ALO和存储单元（MemoryUnit）MU三大部分。

CPU工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：

进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出产品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）内，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。

（3）主频、倍频、外频。

一谈到CPU，就会接触到这三种称谓，它们都是CPU的重要参数，它们之间的关系是：

主频=外频×倍频。

外频即系统总线的工作频率；主频即CPU内部的工作频率；倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。

如PentiumII233，其倍频系数为3.5，外频为66MHz，那么主频就是233MHz（66MHz×3.5）。

（4）CPU类别概述。

1978年，Intel公司首次生产出其16位CPUi8086，这款产品使用的指令集人们称之为x86指令集。

以后Intel陆续生产出更先进的更快速的新型CPU，这些新型CPU都兼容原来的x86指令集，被称为“x86系列CPU”。

从1978年Intel制造出第一颗i8086以来短短二十年，CPU已发展到第六代的PIII处理器，并且64位的第七代处理器也即将推出。

目前主流CPU从封装形式上看主要分为两大类：

一种是传统针脚式的Socket类型，另一种是插卡式的Slot类型，以下是它们之间的区别：

1Socket7

PC机从386开始普遍采用Socket插座来安装CPU，从Socket4、Socket5一直延续到现在最为普及的Socket7。

Socket7是方形多针脚ZIF（ZeroInsertForce零阻力）插座，插座的旁边有一根拉杆，在安装和更换CPU时只要将拉杆向上拉出，就可以轻易地插进和取出CPU，Socket7插座可以安装Intel公司的Pentium、PentiumMMX外，还能安装AMD公司的K5、K6、K6-2和K6-3；Cyrix公司的6x86、6x86MX、MII；IDT公司的WinchipC6等，适用范围非常广。

2Super7

这应该算Socket7系列的升级版本。

一般采用MVP3、AladdinV等非Intel芯片组与Socket7相比有两点改进——将总线频率提高到100MHz（最高到达133MHz）以上，提供了AGP插槽，兼容Socket7所支持的所有CPU。

目前主要与AMD的K6-2、K6-3配合，构成价廉物美的高性价比PC。

3Slot1

与Socket7相比，Slot1是完全不同的CPU插槽，Slot1是一个狭长的242引脚的插槽，与采用SEC（单边接触）封装技术制造的PentiumII处理器紧密吻合，除CPU插槽有较大差异外，Slot1主要特点与Super7接近。

Intel440BX芯片组是为100MHz外频而设计，并对AGP提供完善的支持，Slot1是目前主板的主流架构，所适应CPU有Intel的PentiumII、PentiumIII、Celeron及CeleronA系列CPU。

Slot2与Slot1基本相似，是应用于高端服务器的一种接口，在Intel440GX或440NX芯片组的配合下与Intel的高端产品Xeon处理器配合。

4SlotA

AMDK7所用的Slot接口被称为SlotA，外观上SlotA接口与Slot1接口完全相同，但两者在电气性能上完全不兼容，为K7所设计的芯片组或主板将不能使用IntelCPU。

5Socket370系列

这是Intel在低价电脑风潮逼迫下吃的“回头草”。

Intel曾一度希望其拥有专利的Slot1架构能拉开AMD和Cyrix的差距，从而独享CPU市场，但事实上却为对手创造了生存空间，新型的Celeron处理器是有370条针脚与296针Socket7插座不兼容，通过转换卡，Socket370CPU可以安装在具有Slot1插槽的主板上。

（5）CPU新技术。

指令集之争近年来，在CPU新技术发展中，最引人瞩目的就是指令集的不断推陈出新。

为增强计算机在多媒体、3D图像等方面的应用能力而产生了MMX、3DNOW！

、SSE等新指令集。

●MMX（Moltimediaextension多媒体扩展指令集）技术。

PC视频已经发展了相当一段时间，但是3D动态视频和虚拟现实的平台选择，还需要付出相当艰辛的努力。

为此目的，Intel开发了MMX这种新的技术。

MMX是对x86代码的一种多媒体扩展，它加速了多媒体和通信应用程序。

1997年初Intel推出MMX处理器子系统。

首先，MMX能提高动态视频、音频合成、图形与视频组合、2D和3D图形等应用程序的性能。

MMX技术一次能处理多个数据。

计算机的多媒体处理通常是指动画再生，图像加工和声音合成等处理。

在多媒体处理中，对于连续的数据必须多次反复的相同处理。

利用传统的指令集，无论是多小的数据，一次也只能处理一个数据，因此耗费时间较长。

为解决这一问题，在MMX中采用了SIMD（SingleInstructionMultipleData单指令多数据）技术，允许通过一条指令并行处理许多数据片。

通过64位的MMX寄存器，一条MMX指令能同时操作8个字节、四个16位字或者两个32位双字，（即可以一次处理64bit任意分割的数据），对整数进行重复和顺序计算的应用程序将会从中获益，并且MMX提供了57条新的x86指令和8个MMX寄存器。

不过这给软件开发人员带来了新的问题，在生成MMX代码时，他们必须记住8个MMX寄存器是浮点寄存器的改头换面。

其次，是数据可按最大值取齐。

MMX的另一个特征是在计算结果超过实际处理能力时间时也能进行正常处理，若使用传统的x86指令，结果一旦超出了CPU处理数据的限度，数据就要被截掉，而代成较小的数，而MMX利用所谓的“饱和（Satvration）”功能圆满地解决了这个问题。

Intel的P55C和PentiumII都采用了这种技术。

AMD与Intel签署了交叉许可协议，在K6以后的CPU中采用了MMX，Cyrix也在M2中使用了兼容的MMX技术。

●3DNOW！

技术。

AMD在K6-2中一炮打响的3DNOW！

技术实际上是指一组机器码级的扩展指令集（共21条指令）。

这些指令仍以SIMD的方式实现一些浮点运算、整数运算、数据预取等等功能，而这些运算类型（尤其是浮点运算）是从成百上千种运算类型中精选出来的，在3D处理中最常用。

3DNOW！

似乎与MMX同出一辙，但是二者用途不完全相同，MMX侧重于整数运算，因而主要针对图形描会、数据压缩与解压缩、音频处理等应用场合。

而3DNOW！

侧重的是浮点运算，因而主要针对三维建模、坐标变换、效果渲染等三维应用场合，3DNOW！

指令不仅以SIMD方式运行，而且可以在两个暂存器的执行通道内以一个时钟周期同时执行两个3DNOW！

指令的方式运行，即每个时钟周期可执行四个浮点运算，这就是AMDK6-2能大幅提高3D处理性能的原因。

●SSE指令。

SSE指令可以说是将Intel的MMX和AMD的3DNOW！

技术相结合的产物，面对AMD3DNOW！

技术的挑战，Intel在最新的PentiumIII处理器中添加了70条新的SSE指令，以增强三维和浮点运算能力，并由原来支持MMX的软件运行得更快。

SSE指令可以兼容以前所有的MMX指令，新指令还包括浮点数据类型的SIMDCPU会并行处理指令，因而在软件重复做某项工作时可以发挥很大的优势。

由于3DNOW！

使用的是浮点寄存方式，因而无法较好同步进行正常的浮点运算。

而SSE使用了分离的指令寄存器，从而可以全速进行，保证了与浮点运算的并行性，尤其是两者所使用的寄存器差异颇大——3DNOW！

是64位，而SSE是128位。

此外PIII还有一个新的特性——“内存流”，它和3DNOW！

的Prefetch指令十分相似，作用在数据被使用之前把它传到一级缓存。

不同之处在于PIII可以选择从所有Cache中取得缓存数据，不只是从L2Cache中取得数据。

因此，SSE比3DNOW！

更快。

（6）CPU的发展。

CPU是微机的大脑，从近十几年的微机发展历程看，微机技术的每一次发展实际上主要是CPU由低级向高级、由简单向复杂发展的过程，从PC第一代CPU——Intel8086到今天的500MHzPentiumIIICPU发生了极大的变化。

CPU内运算器的数据宽度由8位、16位逐步发展到32位及64位。

下面是Intel的CPU发展过程：

4004（4位处理器）→8080（8位处理器）→8086（16位处理器）→80286（16位处理器）→80386SX（16位处理器）→80386SLC（16位处理器）→80386DX（32位处理器）→80486SX（32位微处理器）→80486DX（32位微处理器）→80486DX2（32位微处理器）→80486DX4（32位微处理器）→Pentium（32位微处理器）→PentiumPro（32位微处理器）→PII（32位微处理器）→PIII（32位微处理器）

由图可知：

4004到8080、8080到8086、80286到80386、80486到Pentium都是巨大的飞跃。

80286是在80386基础上寻址空间变为了16MB，其余几乎完全一样。

80486则包括了类似80386微处理器，类似80387的协处理器和8K的高速缓冲存储器。

PentiumII则是把PentiumPro和PentiumMMX两者相结合。

PentiumIII则比PentiumII多加了70条新的SSE指令。

（7）CPU的性能指标

CPU是整个微机系统的核心，它往往是各种档次微机的代名词。

CPU的性能大致上能够反映出微机的性能，因此它的性能指标十分重要。

CPU主要的性能指标有：

（1）主频，即CPU的时钟频率（CPUClockSpeed）。

一般说来，主频越高，CPU的速度越快。

由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的CPU的性能一样。

（2）内存总线速度（Memory-BusSpeed），指CPU与二级高速缓存（L2）和内存之间的通信速度。

（3）扩展总线速度（Expansion-BusSpeed），指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线接口卡的工作速度。

（4）工作电压（SupplyVoltage），指CPU正常工作所需的电压。

早期CPU的工作电压一般为5V，随着CPU主频的提高，CPU工作电压逐步下降，以解决发热过高的问题。

（5）地址总线速度，决定了CPU可以访问的物理地址空间。

对于486以上的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096MB的物理空间。

（6）数据总线宽度，决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。

（7）内置协处理器。

含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算。

某些需要进行复杂计算的软件系统，如高版本的AutoCAD就需要协处理器支持。

（8）超标量，是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。

Pentium级以上CPU均具有超标量结构；而486以下的CPU属于低标量结构，即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。

（9）L1高速缓存，即一级高速缓存。

内置高速缓存可以提高CPU的运行效率，这也正是486DLC比386DX-40快的原因。

内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，这也正是一些公司力争加大L1级高速缓存容量的原因。

不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓冲的容量不可能做得太大。

（10）采用写回（WriteBack）结构的高速缓存，它对读和写操作均有效，速度较快；而采用写通（Write-through）结构的高速缓存，仅对读操作有效。

1.3存储器。

这节主要讲存储器的分类、作用及技术指标等。

1.分类：

下图是存储器的分类。

只读存储器（ROM）

可改写只读存储器（EPROM）

随机存储器（RAM）

辅存（外存）：

磁性介质（硬盘、软盘）、光盘等

由上图我们可以知道，存储器按用途分为主存（即内存），辅助存储器（又称外存）。

外存通常是能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息的磁性介质（硬盘、软盘）、光盘等。

内存的物理实质是一组或多组备数据输入输出和数据存储功能的集成电路。

（1）内存按存储信息的功能可分为ROM、RPROM、RAM。

●ROM（ReadOnlyMemory）只读存储器。

ROM中的信息只能被读出而不能被修改或删除，故一般用于存放固定的程序如监控程序、汇编程序等。

●EPROM和一般的ROM不同点在于它可以用特殊的装置擦除和重写它的内容，现在一般BIOS芯片是EEPROM，也是EPROM的一种。

只读存储器ROM最重要的功能是保存了我们平时称为BIOS的程序，这个程序为用户提供了一个便于操作的系统硬件与软件接口，它是按一定的标准设计的。

在开机后，所用BIOS的功能，可对系统进行完整的测试，包括对CPU、基本640K随机存储器、扩充内存、只读存储器、系统板、CMOS存储器、视频控制器，并行及串行通讯子系统，软盘及硬盘子系统和键盘的测试，最后从A盘或C盘读取操作系统，并将操作系统读入RAM中。

此外，BIOS还有一个驻留程序中叫SETUP，这也是我们常用到的系统设置程序，它可以让用户将计算机配置情况（如日期、时间、硬盘驱动器参数、软盘驱动器的类型、显示卡的类型、内存容量等。

）以及对系统工作的要求等进行设置，并将这些参数保存到CMOS电路中。

●RAM（RandomAccessMemory）随机读写储器。

RAM就是我们平常所说的内存，由于RAM由电子器件组成，所以只能用于存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失，现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为静态和动态两种，静态RAM靠双稳态触发器来记忆信息，动态RAM靠MOS电路中栅极电容来记忆信息的。

由于电容上的电荷会泄漏，需要定时的给与补充，所以动态RAM需要设置刷新电路，但动态RAM比静态RAM集成度高，功耗低。

从而成本也低，适于作在容量存储器。

所以主内存采用动态RAM，而高速缓冲存储器（Cache）则使用静态RAM。

另外，内存还应用于显卡、声卡及CMOS等设备中，用于充当设备缓存或保存固定的程序数据。

（2）动态RAM的分类：

按制造工艺的不同，可分为

●动态随机存储器DRAM（DynamicRAM）；

●扩展数据输出随机存储器EDORAM（ExtendedDataOutRAM）；

●同步动态随机存储器SDRAM（SynchromizedDynamicRAM）。

DRAM需要恒电流以保存信息，一旦断电，信息即丢失，它的刷新频率每秒钟可达几百次，但由于DRAM使用同一电路存取数据，所以DRAM的存取时间有一定的间隔，这导致电的存取速度并不是很快，另外，在DRAM中，由于存储地址是按页排列的，所以当访问某一页面时，切换到另一页面会占用CPU额外的时钟周期，其接口多为72线的SIMM类型。

EDORAM与DRAM相似，它取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存储周期之间的时间间隔，在把数据发送给CPU的同时去访问下一个页面，故速度比普通DRAM快15-30%。

工作电压一般为5V，其接口方式多为72线的SIMM类型，也有168线的DIMM类型。

常听说的两种内存混插其实上168线的EDORAM与72线的RAM混插。

SDRAM同DRAM有很大区别，它使用同一个CPU时钟周期即可完成数据的访问和刷新，即以同一周期、相同的速度、同步的工作，因而可以同系统总线以同频率工作，可大大提高数据传输率，其速度要比DRAM和EDORAM快很多（比EDORAM快50%）是当时PC机中流行的标准内存类型配置，工作电压一般为3.3V，其接口多为168线DIMM类型。

（3）两种接口类型。

SIMM是Single-InlineMemoryModule的简写，即单边接触内存模组，这是586及较早的PC机中常用的内存方式，在更早的PC中（486以前）多采用30针的SIMM接口，而在Pentium中，更多的是72针SIMM接口或者与DIMM接口类型并存。

DIMM是DualInLineMemoryModule简写，双边接触内存模，也就是接口内存的插板两边都有接口触片，这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中，通常有84针，由于是双边的，所以一共有84×2=168线接触，故而人们把这种内存称为168线内存，SDRAM内存通常为168线的。

2.有关内存的常见技术指标。

一般包括脚数、容量、速度、奇偶校验等。

脚数归为内存模组的接口类型，不再多讲。

内存条通常有8MB、16MB、32MB等容量级别，其中32MB、64MB内存已成为当前主流配置，而用于诸如图形工作站的容量已高达128MB或512MB。

内存芯片存取时间是内存另一个重要指标，单位为“纳秒（ns）”常见的有60ns、70ns、80ns等几种，相应内存条标为-6、-7、-8等，数值越小，存取速度越快。

奇偶校验对于保证数据正确读写起到很关键的作用，内存条上是否有奇偶校验位，很容易看出通常内存芯片是奇数的含有奇偶校验位。

3.几种新型存储器

1SDRAMII（DDR，同步内存II）

也称DDR（DoubleDataRate）是目前SDRAM的更新产品，与SDRAM相比有两个不同点：

a）.使用更多更先进的电路。

b）.使用了Delay-LoctedLoop（DLL延时锁定回路）来提供一个数据滤波信号，DDR不需要提高时钟频率就能成倍提高SDRAM速度，它允许在时钟脉冲上升沿及下降读出数据，因而其速度是标准SDRAM的两倍，DDR还可使用更高的工作频率。

2RDRAM（RambusDRAM）

是Rambus公司开发的具有系统带宽的新型DRAM，它能在很高频率范围内通过一个简单的总线传输数据。

它包括三个关键部分：

a）.基于DRAM的Rambus（RDRAM）

b）.RambusASICCells（专用集成电路单元）

c）.内部互连的电路，称为RambusChannel（Rambus通道）

RDRAM在1995年首先用于图形工作站，使用独特的RSL（信号逻辑）技术，能在常规系统上达到60MHz的传输率，Rambus公司目前有两种产品RDRAM和ConcurrentRDRAM，第三种产品DireetRDRAM将于1999年投产。

3SLDRAM（同步链接内存）

也许是速度上最接近RDRAM的竞争者，SLDRAM是一种增强力扩展的SDRAM架构，它将当前的4体（Bank）结构扩展到16体，并增加了新接口和控制逻辑电路，SLDRAM象SDRAM一样使用每个脉冲沿传输数据。

4ConcorrentRDRAM。

第二代RDRAM，在处理图形和多媒体程序时可达到非常高的带宽，在600MHz频率下可达到每通道600MB/s的传输率，另外，它与前一代产品兼容。

5DirectRDRAM。

DirectRDRAM是RDRAM的扩展，使用了和RDRAM相同的RSL技术，但其接口宽度达到16位，频率达到800MHz，效率更高。

4.高速缓冲存储器。

把一段时间内一定地址范围被频繁访问的信息集合成批地从主存中读到一个能高速存取的小容量存储器中存放起来，供程序在这段时间内随时采用而减少或不再去访问速度较慢的主存，就可以加快程序运行速度，这高速小容量存储器称为Cache。

Cache基本操作有读和写，其衡量指标为为命中率。

增加Cache后，CPU访问主存速度可以预算，64KBCache可缓冲4MB主存，且命中率在90%以上，以主频为100MHzCPU（周期约为10ns），20ns的Cache，70ns的RAM命中率为90%计算，CPU访问主存的周期为：

有Cache：

20×0.9+70×0.1=34ns；无Cache时：

70×1=70ns。

由此可见加Cache后，CPU访问主存速度大大提高了，但有一点需意，加Cache只是加快CPU访问主存速度，而CPU访问内存只是计算机整个操作的一部分，所以增加Cache对系统只能提高10~20%左右。

5.显示存储器。

显示存储器（简称显存）是加速卡的重要组成部分，也称为帧缓存，它用来存储要处理的图形数据信息。

（1）分类

从大体上可分为单端口显存和双端口显存。

单端显存从显示芯片读取数据及向RAMDAC传输数据都是经过同一端口，这样一来数据的读写和传输就无法同时进行，以下几种显存都是单端口显存。

1.FPM（FastPageMode）DRAM。

过去常用的快页内存，虽然它的名字是“快”页内存，但现在看来它的速度太慢了，它一般只工作在5-3-3-366MHz下，FPM之所以广泛使用，一个重要原因就是它是种标准而安全的产品，而且便宜。

由于性能太次，不久便被EDODRAM代替，EDODRAM比FPM的速度要快15%，这是因为EDO内设置了一个逻辑电路，借此EDO可以在上一个内存读取结束前读下一个数据，EDO可以工作在75MHz或更高，不过还是太慢。

2.SGRAM（SynchronousGraphicsRAM）。

SGRAM（同步图形内存）是一种较新的专为显卡设计的显存，它改进了过去低效能显存传输率较低的缺点，为显卡性能的提高创造了条件，但因其设计制造成本过高，在普通显卡上采用较少，一般用在高端口加