微机安装与调试Final Version.docx

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微机安装与调试及计算机维护技术

I.微机安装与调试

1.1理论课

1.1.1微机硬件系统

计算机的硬件（PC机）组成主要包含以下组件：

机箱、主板、CPU、显卡、存储设备、输入输出设备、多媒体和网络设备等。

1.1.2机箱

在实际的电脑选购和使用中，机箱的选择往往被忽略，但是使用不同的机箱的计算机主机的性能和实用性有着相当大的区别的。

机箱一般包含外壳、支架、面板上的各种开关和指示灯等。

外壳通常采用钢板和塑料结合而成，硬度高，主要起保护内部元件的作用；支架主要用于固定主板、电源和各种驱动器。

图2.1.2.a：

立式机箱

按照材质分，主要有塑料质地、钢质和铝质三种，当然也有三者结合的。

目前品质比较好的机箱通常采用钢质骨架和铝质外板结合，既保证了机箱所需的强度，减轻了重量，又避免了钢铁在使用过程中的氧化生锈问题。

从结构主要可以分为AT，ATX、MicroATX以及最新的BTX，其中AT（BabyAT）类型机箱已经停产淘汰，主要应用到只能安装AT主板的早期机器中；ATX（AdvancedTechnologyExtended）是目前家用计算机采用的通用标准，是Intel定义并引导的桌面计算机平台的规范；而MicroATX是ATX的精简版，解决了ATX机箱占用空间比较大的弊端。

BTX即BalancedTechnologyExtended的简称，是Intel定义并引导的新式桌面计算机平台规范，目前比较少见（实验室08年购进的新一批DELL实验用机即为此结构）。

主要特点在于通过新的外形设计，使主机能在散热管理、系统尺寸、形状以及噪音方面实现最佳平衡。

从机箱的外观来说，主要可以分为卧式机箱和立式机箱。

除此之外，尺寸还有超薄、半高、3/4高和全高之分。

图2.1.2.b：

卧式机箱

机箱的选择首要考虑的是能否满足主板和散热器的尺寸要求；然后是各种驱动器，插槽的数量是否足够，能否满足以后可能的扩展要求；最后是散热的需求，风扇位是否足够，风道的设计是否合理，能否满足特殊的要求，如水冷的需求等。

除了上面三点比较重要的，需要考虑的还有价位、外观、用料、防尘性以及可能附带的特色功能，如免工具拆装等。

1.1.3主板

●主板概述

主板（MainBoard）是计算机主机中最大的一块电路板，它是一台计算机的躯干和中枢，在它的上面布满了各种电子元件、插槽、接口等，为CPU、内存和各种适配卡（声、图、通信等）提供安装插座（槽），并为各种存储设备、打印机、扫描仪等外设提供接口。

计算机通过主板将CPU等各种器材和外部设备有机地结合起来，形成一套完整的系统，因此计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能，离开了主板计算机将无法工作。

图2.1.3.a：

MicroATX主板

●主板组成

CPU插槽（座）是用来连接CPU和主板的，多见于486以上主板。

插槽主要根据CPU厂商的区别分为两大类，AMD和Intel。

CPU插槽分为针脚式和触点式，Socket775之前都为针脚式，但是在安装CPU的时候，CPU下的针脚容易弯曲，造成CPU的损坏，因此采用了触点式。

LGA封装下的触点式CPU的特征是，没有了以前的针脚，只有一个个整齐排列的金属原点，原理类似于BGA，但是没有焊死。

图2.1.3.b：

主板主要部件简图

主板控制芯片组是协助CPU完成计算机各种功能的大规模集成电路，主板采用的芯片组的类型直接影响计算机的整机性能。

按照主板上的排列位置和执行的功能不同，主要分为北桥芯片（NorthBridge）和南桥芯片（SouthBridge）。

北桥芯片一般提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/PCI-E插槽、ECC校验等的支持。

通常在靠近CPU的位置。

此芯片的发热量一般很大，大部分都覆盖有散热片。

南桥芯片在靠近PCI等扩展插槽的位置，主要用来对I/O设备及ISA设备连接，并负责管理中断及DMA通道，并提供对KBC、RTC、USB等的支持。

目前的计算机技术发展中，北桥芯片和南桥芯片有融合成一个芯片的趋势，并在一些高端主板上有所体现，但是在最新的计算机中，北桥芯片大多与CPU芯片进行了整合，并同时在CPU内部整合了GPU，这种技术在Intel称为核芯显卡，应用在Corei系列CPU中；AMD称为融合技术（Fusion），在最新的中高端CPU中都有应用。

内存插槽的作用是安装内存条。

在内存插槽的中部靠边位置有凹凸卡销，内存上有相对应的定位销/防误插缺口，用于内存条安装就位的卡位，内存插槽两侧弹性就位卡在内存条就位后会卡紧内存条。

总线及其扩展槽。

总线是构成计算机系统的桥梁，是各个不同部件之间进行数据传输的公共通道。

总线扩展槽（I/O扩展槽）是系统总线的延伸，可以插入任意的标准选件，如显示卡，声卡等。

通过I/O扩展槽，CPU可对连接到该通道的所有I/O接口芯片和控制卡寻址访问，进行读写。

每种主板都提供了不同数量的扩展插槽。

根据总线的类型不同，主板的扩展插槽有ISA、PCI、AGP和PCIExpress四种。

其中ISA是一种古老的插槽，已经淘汰；PCI插槽为白色，主要用来插声卡和网卡。

AGP和PCI-E（PCIExpress）主要用于显卡，部分PCI-E插槽因带宽大，用来插I/O吞吐量大的一些设备，如RAID卡等。

●ISA（IndustrialStandardArchitecture），即工业标准结构总线。

ISA的扩展插槽，其颜色一般为黑色，比PCI接口插槽要长些，位于主板的最下端。

其工作频率为8MHz左右，为16位插槽，最大传输率16MB/s，可插接显卡、声卡、网卡以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。

其缺点是CPU资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。

●PCI（PeripheralComponentInterconnect），周边元件扩展接口。

颜色一般为乳白色，位于主板上AGP插槽的下方，ISA插槽的上方。

其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz，最大数据传输率为133MB/s（32位）和266MB/s（64位）。

可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSLModem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。

PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有功能，是名副其实的“万用”扩展插槽。

●AGP是AcceleratedGraphicsPort（加速图形接口）的缩写，也是AdvancedGraphicsPort（高级图形端口）的缩写。

AGP是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面进行优化，专门用于图形显示卡。

AGP插槽通常都是棕色，还有一点需要注意的是它不与PCI、ISA插槽处于同一水平位置，而是内进一些，这使得PCI、ISA卡不可能插得进去，当然AGP插槽结构也与PCI、ISA完全不同，根本不可能插错的。

随着显卡速度的提高，AGP插槽已经不能满足显卡传输数据的速度，目前AGP显卡已经逐渐淘汰，取代它的是PCIExpress插槽。

●PCI-E（PCIExpress）是新一代的总线接口。

早在2001年的春季，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。

随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCIExpress。

它采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。

PCIExpress的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。

较短的PCIExpress卡可以插入较长的PCIExpress插槽中使用。

尽管PCIExpress技术规格允许实现X1（250MB/秒），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格，但是依目前形式来看，PCIExpressX1和PCIExpressX16将成为PCIExpress主流规格。

PCIExpressX1正在逐步取代PCI插槽的位置，可插接声卡、网卡、USB3.0扩展卡和RAID阵列卡等。

PCIExpressX16则用来插接显卡，因为显卡对于带宽的需要更大。

PCI-E的颜色和位置往往是随机的，根据主板厂商的设计而定，这是因为PCI-E接口可以用来组双显卡系统，而现在的显卡普遍体积庞大，两个插槽之间需要预留出足够的空间。

主板与外部设备连接的接口主要有FDD接口（软驱）、ATA/SATA（硬盘和光驱接口）、SCSI/SAS接口（服务器硬盘接口）、电源插座（主板供电）、主板外接口（E-SATA，USB，PS/2，音频输出等）。

●FDD（Floppydiskdrive），就是软驱，软盘驱动器。

●ATA/SATA

ATA技术是一个关于IDE（IntegratedDeviceElectronics）的技术规范族。

最初，IDE只是一项企图把控制器与盘体集成在一起的硬盘接口技术。

随着IDE/EIDE得到的日益广泛的应用，全球标准化协议将该接口自诞生以来使用的技术规范归纳成为全球硬盘标准，这样就产生了ATA（AdvancedTechnologyAttachment）。

ATA共有七个版本，从ATA-1到ATA-7。

传输速率最高的ATA-7支持133MB/s。

SATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment），即串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口。

2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立了SerialATA1.0规范，在当年的IDFFall大会上，Seagate宣布了SerialATA1.0标准，正式宣告了SATA规范的确立。

支持热插拔，传输速度快，执行效率高，是SATA接口的优点。

SerialATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。

串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

SATA标准经过发展，目前已经有三代，分别是SATA，SATA2.0（SATAII）和SATA3.0（SATAIII）。

其中SATA带宽是1.5Gbps，SATA2.0为3Gbps，而SATA3.0为6.0Gbps，即理论外部数据传输率分别是150MB/s，300MB/s和600MB/s。

●SCSI/SAS

SCSI（SmallComputerSystemInterface），即小型计算机系统接口的简称。

一种用于计算机和智能设备之间（硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等）系统级接口的独立处理器标准。

SCSI是一种智能的通用接口标准。

它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。

SCSI主要用于服务器，与同代民用级的IDE区别主要有：

1）IDE的工作方式需要CPU的全程参与，CPU读写数据的时候不能再进行其他操作，这种情况在Windows95/NT的多任务操作系统中，自然就会导致系统反应的大大减慢。

而SCSI接口，则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作，CPU就不必浪费时间进行等待，显然可以提高系统的整体性能。

2）SCSI的扩充性比IDE大，一般每个IDE系统可有2个IDE通道，总共连4个IDE设备，而SCSI接口可连接7—15个设备，比IDE要多很多，而且连接的电缆也远长于IDE。

3）虽然SCSI设备价格高些，与IDE相比，SCSI的性能更稳定、耐用，可靠性也更好。

SAS（SerialAttachedSCSI），即串行连接SCSI接口，串行连接小型计算机系统接口。

SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的SerialATA（SATA）硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。

SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。

此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA（SerialATA，缩写为SATA）硬盘的兼容性。

SAS的接口技术可以向下兼容SATA。

SAS系统的背板（Backpanel）既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。

因为SAS驱动器的端口与SATA驱动器的端口形状看上去类似，所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。

但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。

●E-SATA（ExternalSerialATA），即外部串行ATA，它是SATA接口的外部扩展SATA→E-SATA/USB直接将大硬盘外置规范。

换言之，E-SATA就是“外置”版的SATA，它是用来连接外部而非内部SATA设备。

与USB一样，E-SATA支持热插拔。

●USB（UniversalSerialBUS），即通用串行总线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

USB接口可用于连接多达127个外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。

USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。

目前使用最多的是USB2.0设备，3.0标准正在推广中。

USB各版本区别：

版本

传输速率

类别

最大输出电流

推出时间

USB1.0

1.5Mbps

192KB/s

低速

Low-Speed

500mA

1996年1月

USB1.1

12Mbps

1.5MB/s

全速

Full-Speed

500mA

1998年9月

USB2.0

480Mbps

60MB/s

高速

High-Speed

500mA

2000年4月

USB3.0

5Gbps

640MB/s

超速

Super-Speed

900mA

2008年11月

主板跳线和面板指示灯及开关。

主板上大多有多组跳线或DIP开关，跳线相当于一组开关，在跳线帽内有一弹性金属片，当跳线帽插入时处于接通状态，拔出时处于断开状态。

跳线主要用来设置CPU的类型、工作电压、总线的速率以及清除CMOS芯片内容等。

BIOS芯片。

计算机系统的BIOS（BasicInputOutputSystem，基本输入输出系统）程序存放于主板的一块集成芯片中，这块芯片被称为BIOS芯片。

BIOS是连接软件程序和硬件设备的一座“桥梁”，负责解决硬件的即时要求。

主板上的BIOS芯片通常是主板上唯一贴有标签的芯片，一般它是一块32针的双列直插式的集成电路，上面印有“BIOS”字样。

486之前的计算机BIOS芯片是一块EPROM，芯片上有一个小“窗口”，通过紫外线照射可以清除BIOS的内容，所以这些芯片都贴有一块写着厂商标记的不干胶，用于保护芯片中的BIOS信息（阳光中含有紫外线）。

图2.1.3.c：

BIOS芯片（超频双BIOS主板）

由于采用EPROM载体的BIOS升级、维护都很不方便，所以，在586以后的主板中普遍采用了更新的芯片技术—FLASHROM作为BIOS程序的载体。

FLASHROM也称为闪速存储器，在本质上属于EEPROM（电可擦除只读存储器）。

通常FLASH　ROM与EPROM一样禁止写入，但是需要时，加入一个较高的电压也可以写入或擦除数据。

因此，其维护与升级都很方便。

BIOS升级的程序一般由主板厂商提供，也可以到网上下载。

BIOS的主要作用为：

1）自检和初始化。

开机后BIOS最先被启动，然后它会对计算机的硬件设备进行完全彻底的检验和测试。

如果发现问题，分两种情况处理：

严重故障时停机，不给出任何提示或者信号；非严重故障则给出屏幕提示或者声音报警信号，等待用户进行处理。

如果未发现问题，则将硬件设置为备用状态，然后启动操作系统，把系统的控制权交给用户。

2）程序服务。

BIOS直接与计算机的I/O（Input/Output，即输入输出）设备打交道，通过特定的数据端口发出命令、传送和接收各种外部设备的数据以及实现软件程序对硬件的直接操作。

3）设定中断。

硬件中断处理分别处理PC机硬件的需求，BIOS的服务功能是通过调用服务程序来实现的，这些服务分为很多组，每组有一个专门的中断。

例如视频服务，中断号为10H。

每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。

应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可，无需直接控制。

1.1.4中央处理器

CPU，也称为中央处理器，是CentralProcessingUnit的缩写，是电子计算机的主要设备之一。

其功能主要是解释计算机指令和处理计算机软件的数据。

图2.1.4：

CPU

如同大脑一样，CPU是整个计算机的核心，CPU的性能大致上可以反映出计算机的性能，因此CPU的性能指标已成为各种档次的计算机的代名词。

CPU的主要性能指标有以下几个:

主频、倍频系数及外频。

主频是CPU的时钟频率，一般来说，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性能都一样。

CPU的外频即系统总线的工作频率，由计算机主板提供，目前使用最广泛的是66MHz、100MHz和133MHz。

倍频则是指CPU外频和主频之间的倍数。

三者的关系是：

CPU的主频=外频×倍频系数。

前端总线频率。

前端总线是CPU与值班北桥芯片之间连接的通道，而“前端总线频率（FSB）”就是该通道“传输数据的速度”。

早期CPU的前端总线频率是与CPU的外频同步的。

目前，前端总线频率为外频的整数倍。

数据总线宽度。

数据总线宽度决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次性传输数据的信息量。

扩展总线速度。

扩展总线速度是指安装在计算机系统上的总线（如VESA或PCI总线）接口卡的工作速度。

地址总线宽度。

地址总线宽度总线决定了CPU可以访问的物理地址空间，如486的计算机系统，其地址总线的宽度为32位，最多只能访问4096MB的物理空间。

内存总线频率。

CPU与L2Cache、内存之间的通信频率即为内存总线频率。

目前，各种主板的外频与内存总线频率相同。

工作电压。

工作电压是指CPU正常工作时所需要的电压。

Cache（缓存）。

Cache是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存同CPU进行数据交换，因此速度极快。

CPU的缓存分为L1Cache（一级缓存）、L2Cache（二级缓存）和L3Cache（三级缓存）三种。

由于高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，因此CPU生产厂家纷纷力争加大高速缓存的容量。

不过高速缓存均由静态RAM组成，结构复杂，体积大，因此以前的CPU内存只集成了L1Cache，而把二级缓存放置到主板上，以便于和CPU外频以相同的频率工作。

后来Intel推出了双独立总线结构，将L2Cache也集成到了CPU内存，但只能以CPU速度一半的频率工作。

现在，Intel公司与AMD公司已经成功将L2Cache集成在CPU内部，并以与CPU相同的频率工作，称为全速二级高速缓存。

指令集。

CPU的性能可以用工作频率来实现，而CPU的强大功能则依赖于指令系统。

新一代的CPU产品中，或多或少都会增加新指令，以增强CPU系统的功能。

在新一代intel的CPU技术SandyBridge中整合了GPU图形核心、视频转码引擎，并共享三级缓存，将CPU、GPU封装在同一内核中，全部采用32nm工艺。

SNBGPU有自己的电源岛和时钟域，也支持TurboBoost技术，可以独立加速或降频，并共享三级缓存。

显卡驱动会控制访问三级缓存的权限，甚至可以限制GPU使用多少缓存。

将图形数据放在缓存里就不用绕道去遥远而“缓慢”的内存了，这对提升性能、降低功耗都大有裨益。

相对应的AMD公司在收购ATI后，也推出了整合CPU和GPU的新型处理器平台“Fusion”（融合）。

整合GPU的Fusion并不排斥独立显卡，而且还可以搭配物理加速卡，以满足高端用户不断增长的需求。

1.1.5显卡

显卡全称显示接口卡（Videocard，Graphicscard），又称为显示适配器（Videoadapter），显示器配置卡简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。

主要分为独立显卡和集成显卡。

显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。

显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。

民用显卡图形芯片供应商主要包括AMD（ATI）和NVIDIA（英伟达）两家。

显卡输出接口：

显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑和显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。

常用的显卡输出接口主要有：

VGA、DVI、HDMI和DP。

●

VGA（VideoGraphicsArray/视频图形矩阵，也称为D-Sub）：

是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准。

早期的显示器都是CRT显示器，由于设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号，VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口。

这个标准对于当前的电脑来说已经过时了，但仍然是最多制造商共同支持的一个标准，系统在加载显卡驱动前，都必须支持VGA标准，以输出图像。

最初的VGA所能支持的分辨率极其有限，随着个人电脑对于图形输出的要求越来越高，VGA也衍生出了新的标准，如下表：

简称

英文全称

最大分辨率

VGA

VideoGraphicArray

640×480

XGA

ExtendedGraphicsArray

1024×768

UVGA

UltraGraphicsArray

1600×1200

HVGA

Half-sizeVGA

480×320

QVGA

QuarterVGA

240×320

SVGA

SuperVideoGraphicsArray

800×600

SXGA

SuperExtendedGraphicsArray

1280×1024

SXGA+

SuperExtendedGraphicsArray

1400×1050

WVGA

WideVideoGraphicsArray

854×480

WXGA

WideExtendedGraphicsArray

1280×800

WXGA+

WideExtendedGraphicsArray

1280×854

WSXGA

WideSuperExtendedGraphicsArray

1680×1050

WUXGA

WideUltraVideoGraphicsArray

1920×1200

●

DVI（DigitalVisualInterface），即数字视频接口，1