计算机组装与维护教案doc.docx
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计算机组装与维护教案doc
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课题：
微型机系统概述
教学目的和任务：
了解微机系统的结构
教学重点：
1、微型计算机的发展
2、微型机的基本组成
3、配置微型机的一般原则cpu的发展
教学难点：
教学方法：
讲授法、多媒体演示法
教学课时：
2
教学步骤与内容：
1.1微型计算机的发展
1.早期微型计算机
（1）诞生：
1971年Intel4004MCS-4
（2）其它：
Intel8080\8085MC6800Z80Apple
2.IBM-PC机及各种兼容机
（1）16位机发展：
Intel8086MC68000Z8000
（2）PC机诞生：
1981年，IBM公司使用Intel8088生产了第一台个人计算机IBMPC/XT，所用操作系统是Microsoft的MS-DOS。
（3）兼容机
3.高性能微型机
（1）Pentium时代
（2）多媒体时代
1.2微型计算机基本组成
1.主机系统
（1）机箱
（2）电源
（3）主板
（4）CPU
（5）内存
（6）显卡
（7）硬盘
（8）视频
（9）光驱
（10）声卡
（11）软驱
2.外部设备
（1）显示器
（2）键盘
（3）鼠标
（4）音箱
（5）打印机
（6）扫描仪
（7）上网设备
3、软件系统
（1）系统软件：
操作系统
（2）应用软件
1.3微型计算机系统的硬件资源管理
1、中断请求
2、DMA
3、I/O地址
1.4微型机配置的一般原则
1、配置与用途相适应
2、总体配置的先进性与合理性
3、兼容性或可扩充性
4、性价比高
1.5相关网站
中关村在线
太平洋电脑网
IT世界
倚天硬件门户
IT168
电脑之家
小熊在线
天极网
课后记：
通过本章学习，学生基本掌握了微型机的基本结构。
课题：
CPU
教学目的和任务：
掌握cpu有关知识。
教学重点：
1、cpu的发展
2、cpu的性能指标
3、cpu的新技术
教学难点：
cpu的封装方式
教学方法：
讲授法、多媒体演示法
教学课时：
4
教学步骤与内容：
2.1CPU概述
CPU的英文全称是CentralProcessingUnit，中文名称即中央处理
器。
CPU作为是整个微机系统的核心，CPU的性能大致上反映出了一
台计算机的性能，因此它的性能指标十分重要。
2.1.1CPU的结构
CPU内部结构可以分为控制单元、运算单元、存储单元和时序电路等几个主要部分。
运算单元是计算机对数据进行加工处理的中心，它主要由算术逻辑部件（ALU：
ArithmeticandLogicUnit）、寄存器组和状态寄存器组成。
控制单元是计算机的控制中心，它不仅要保证指令的正确执行，而且要能够处理异常事件。
控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等几个部分。
CPU控制整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算、数据的存储和传送、以及对内对外输入输出的控制，是整个系统的核心。
2.1.2CPU的发展
1971年，Intel公司推出了世界上第一个微处理器4004。
它含有2300个晶体管，主频为108Khz。
1982年，Intel推出了划时代的最新产品80286芯片，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。
1985年Intel推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器。
1989年，Intel推出了80486芯片，它突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。
1993年3月Intel公司推出PentiumCPU。
1997年Intel公司PentiumMMX（Mult-Media-Extension，多媒体扩展）微处理器推出，这是第一款使用MMX指令集的CPU，0.35微米制造工艺。
同期AMD公司和Cyrix公司分别推出K5和6X86微处理器。
1997年5月Intel公司在推出PentiumIICPU，PentiumII采用了新的slot1插槽接口、SEC板卡封装。
同期AMD也推出性能相当的K6、K6-2、K6-3和K7微处理器。
K7是第一款主频超过1GHz的微处理器。
2000年6月Intel公司推出全新NetBurst构架Pentium4微处理器，它仍采用X86结构。
AMD公司推出了采用Palomino核心的AthlonXP。
2001年1月，Intel发布IA-64位技术处理器----Itanium，这是第一款IA体系64位CPU。
2003年9月25日，AMD公司推出了Athlon64微处理器，这是第一款64位X86结构CPU。
2005年二月，Intel推出64位X86结构CPU--P4EM64T。
2.1.3CPU的性能指标
通常CPU的主要性能指标如下：
1.主频、外频、倍频
CPU主频又称为CPU工作频率，即CPU内核运行时的时钟频率。
CPU外频是由主板为CPU提供的基准时钟频率，也称为系统总线频率。
前端总线（FSB—FrontSystemBus）指的是CPU和北桥芯片间数据传输的总线。
CPU内部的时钟信号是由外部输入的，在CPU内部采用了时钟倍频技术。
按一定比例提高输入时钟信号的频率，这个提高时钟频率的比例称为倍频系数。
这三者之间的关系为：
主频=外频×倍频。
2.字长
3.工作电压
4.L1/L2高速缓存
5.支持的扩展指令集
2.1.4CPU的封装方式
所谓“封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。
以CPU为例，我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。
封装对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。
因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。
另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。
由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。
封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。
因此，对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。
目前采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来，能起着密封和提高芯片电热性能的作用。
由于现在处理器芯片的内频越来越高，功能越来越强，引脚数越来越多，封装的外形也不断在改变。
封装时主要考虑的因素：
芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1:
1。
引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能基于散热的要求，封装越薄越好。
作为计算机的重要组成部分，CPU的性能直接影响计算机的整体性能。
而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术，采用不同封装技术的CPU，在性能上存在较大差距。
只有高品质的封装技术才能生产出完美的CPU产品。
CPU芯片的封装技术：
DIP封装
QFP封装
PFP封装
PGA封装
BGA封装
OPGA封装
mPGA封装
CPGA封装
FC-PGA封装
FC-PGA封装是反转芯片针脚栅格阵列的缩写，这种封装中有针脚插入插座。
这些芯片被反转，以至片模或构成计算机芯片的处理器部分被暴露在处理器的上部。
通过将片模暴露出来，使热量解决方案可直接用到片模上，这样就能实现更有效的芯片冷却。
为了通过隔绝电源信号和接地信号来提高封装的性能，FC-PGA处理器在处理器的底部的电容放置区域（处理器中心）安有离散电容和电阻。
芯片底部的针脚是锯齿形排列的。
此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。
FC-PGA封装用于奔腾III和英特尔赛扬处理器，它们都使用370针。
FC-PGA2封装
FC-PGA2封装与FC-PGA封装类型很相似，除了这些处理器还具有集成式散热器（IHS）。
集成式散热器是在生产时直接安装到处理器片上的。
由于IHS与片模有很好的热接触并且提供了更大的表面积以更好地发散热量，所以它显著地增加了热传导。
FC-PGA2封装用于奔腾III和英特尔赛扬处理器（370针）和奔腾4处理器（478针）。
OOI封装
OOI是OLGA的简写。
OLGA代表了基板栅格阵列。
OLGA芯片也使用反转芯片设计，其中处理器朝下附在基体上，实现更好的信号完整性、更有效的散热和更低的自感应。
OOI有一个集成式导热器（IHS），能帮助散热器将热量传给正确安装的风扇散热器。
OOI用于奔腾4处理器，这些处理器有423针。
PPGA封装
“PPGA”的英文全称为“PlasticPinGridArray”，是塑针栅格阵列的缩写，这些处理器具有插入插座的针脚。
为了提高热传导性，PPGA在处理器的顶部使用了镀镍铜质散热器。
芯片底部的针脚是锯齿形排列的。
此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。
S.E.C.C.封装
“S.E.C.C.”是“SingleEdgeContactCartridge”缩写，是单边接触卡盒的缩写。
为了与主板连接，处理器被插入一个插槽。
它不使用针脚，而是使用“金手指”触点，处理器使用这些触点来传递信号。
S.E.C.C.被一个金属壳覆盖，这个壳覆盖了整个卡盒组件的顶端。
卡盒的背面是一个热材料镀层，充当了散热器。
S.E.C.C.内部，大多数处理器有一个被称为基体的印刷电路板连接起处理器、二级高速缓存和总线终止电路。
S.E.C.C.封装用于有242个触点的英特尔奔腾II处理器和有330个触点的奔腾II至强和奔腾III至强处理器。
S.E.C.C.2封装
S.E.C.C.2封装与S.E.C.C.封装相似，除了S.E.C.C.2使用更少的保护性包装并且不含有导热镀层。
S.E.C.C.2封装用于一些较晚版本的奔腾II处理器和奔腾III处理器（242触点）。
S.E.P.封装
“S.E.P.”是“SingleEdgeProcessor”的缩写，是单边处理器的缩写。
“S.E.P.”封装类似于“S.E.C.C.”或者“S.E.C.C.2”封装，也是采用单边插入到Slot插槽中，以金手指与插槽接触，但是它没有全包装外壳，底板电路从处理器底部是可见的。
“S.E.P.”封装应用于早期的242根金手指的IntelCeleron处理器。
PLGA是PlasticLandGridArray的缩写，即塑料焊盘栅格阵列封装。
由于没有使用针脚，而是使用了细小的点式接口，所以PLGA封装明显比以前的FC-PGA2等封装具有更小的体积、更少的信号传输损失和更低的生产成本，可以有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。
目前Intel公司Socket775接口的CPU采用了此封装。
目前CPU按其安装插座规范可分为Socketx和Slotx两大架构。
1.Socket370
Intel为PⅡ的简化版本Celeron（赛扬）系列微处理器而开发的。
2.Socket423
Intel最初推出P4时，重新开发的一种Socket423架构。
3.Socket478
Intel推出第二种架构——Socket478架构的P4。
4.Socket775
2004年，Intel推出了Socket775架构的CPU。
5.Socket462（SocketA）
2000年7月，AMD推出了Socket462----SocketA。
6.Socket754、Socket939和Socket940
2003年，AMD公司推出的Athlon64系列和部分Sempron处理器分别采用上述三种架构。
2.2CPU新技术简介
1.双总线模式的CPU内部结构
2.CPU的生产工艺技术
3.CPU的扩展指令集
（1）MMX指令集
（2）3DNOW!
指令集
（3）SSE指令集：
（4）SSE2指令集：
（5）SSE3指令集:
（6）X86—64指令集:
工作模式
操作系统
是否需要再编译
默认
地址长度
操作数位数
附加寄存器
通用寄存器位数
长模式
64
位模式
64bit
需要
64
32
需要
64
兼容
模式
不需要
64
不需要
32
传统模式
32bit
或64bit
不需要
32
32
不需要
32
16
16
4.超线程技术（Hyper-ThreadingTechnology）
5.多核心处理器技术
6.新型材料技术的应用
7.变频节能技术
8.硬件病毒防护技术
2.3主流CPU简介
2.3.1Intel系列
1.Pentium4CPU
P4具有以下新的特性：
（1）超级流水线技术
（2）改进的浮点运算能力
（3）快速执行引擎
（4）FSB总线的提升：
400MHz---1066MHzFSB总线的使用。
（5）高度动态执行
（6）数据流单指令多数据扩展指令（SSE2）
（7）高速缓存
（8）超线程技术
（9）SSE3指令集：
Intel为Prescott内核新增加的13条命令。
（10）64位扩展技术（EM64T）
2.CeleronCPU
Intel的Celeron系列CPU是面向低端市场的产品，最初于1998年推出。
目前，Intel的CeleronCPU有Socket370构架Tualatin核心的Celeron、Socket478构架Northwood核心的Celeron和Prescott核心的CeleronD以及LGA775封装的CeleronD。
3.Intel双核心Pentium4处理器
2005年Intel推出了PentiumD和PentiumEE（ExtremeEdition）两个系列的双核心Pentium4处理器，并且支持EM64T（64位扩展技术）。
两个系列的区别是PentiumXE系列加入HT（超线程技术）。
2.3.2AMD系列
1.AthlonXPCPU
AMD公司于2001年10月推出的CPU，正式名称是AthlonXP。
2.DuronCPU
AMD的Duron系列CPU是AMD面向低端市场的产品。
Duron系列CPU基本是同期的AthlonXP的简化版本。
3.SempronCPU
AMD公司于2004年7月推出了SempronCPU。
目前AMD共推出了Socket462、Socket754和Socket939三种接口的SempronCPU。
4.Athlon64系列CPU
AMD公司2003年9月推出的Athlon64CPU是第一种支持64位计算的X86处理器，它“向下兼容”32位计算。
Athlon64使用的接口有以下几种：
Socket754。
Socket939。
Athlon64CPU具有以下新的特性：
①X86-64技术
②HzHyperTransport总线
③集成的内存控制器
④“Cool'n'Quiet”节能技术
⑤硬件病毒防护技术
5.AMD双核心处理器Athlon64X2
AMD在2005年6月份推出了双核心桌面处理器Athlon64X2。
2.3.3VIA（威盛）CPU
1999年6月，台湾威盛电子分别从美商国家半导体（NS）以及IDT公司买下了Cyrix与Centaur（从IDT）微处理器设计团队，正式跨入了个人计算机运算核心─CPU的研发领域。
2.4CPU的性能测试
2.5CPU的选用和安装
2.5.1CPU的选用
CPU是计算机的核心部件，一些人常用CPU的型号来标称一台计
算机。
通常可按下面的原则选用CPU：
1.按微机的用途来选用CPU
2.综合考虑微型机的总体性能均衡性
3.注意RemarkCPU
2.5.2CPU的安装
1.安装前的注意事项
2.散热风扇支架的安装
IntelPentium4微处理器风扇支架的安装步骤如下：
（1）将白色的按钉从黑色的塑料扣件中取出；
（2）将风扇支架放在主板上，并使四角的安装孔对齐，把四个黑色的塑料扣件分别插入对应的四个安装孔内；
（3）将白色按钉插入黑色塑料扣件中，固定风扇支架。
3.安装微处理器和散热风扇
4．微处理器的拆卸
（1）关闭计算机，拆除主板上的电源线；
（2）拆除散热风扇的电源线；
（3）松开风扇夹上的压杆，用一字螺丝刀从上面插入风扇夹扣钩和支架之间，轻轻用力将扣钩与脱离；
（4）依次把风扇夹上的四个扣钩打开，然后将散热器连同风扇一并取下。
2.6CPU的常见故障处理
1、使用不当
2、设置故障
3、匹配故障
课后记：
通过学习本课，可以了解到CPU的作用和基础知识，可以独立到市场上购买到一款称心如意的CPU。
课题：
主板
教学目的和任务：
了解主板的结构、相关技术
教学重点：
1、主板的结构组成
2、主板的参数和测试
教学难点：
主板中的新技术
教学方法：
讲授法、多媒体演示法
教学课时：
4
教学步骤与内容：
3.1主板结构与组成
目前常用的主板结构有：
ATX和Micro-ATX两种。
在ATX标准之前曾使用过AT标准的主板，但是由于AT结构的主板存在多种弊端，目前市面上已经很难看到AT结构的主板了。
另外，还有一种NLX标准的主板，则主要是供品牌机（尤其是国外品牌）厂家生产整机使用。
3.1.1主板的结构
1．ATX结构
2．Micro-ATX结构
3．NLX结构
3.1.2主板的组成
目前主流的主板依据其使用的芯片组不同可划分为多个类别，但它们在工作原理与结构组成上基本相同，而且多数都是使用ATX结构，都是由相同的几个部分组成。
1.CPU插座
方型多针、零插拔力。
2.内存插槽
Sdram插槽：
144、168。
DDR插槽：
200、240。
3.扩展槽
4.芯片组
在采用HUBLINK技术后，INTEL将北桥更名为MCH，南桥为ICH，并增加了一个FWH，全并构成芯片组。
GMCH（Graphics&MemoryControllerHub）芯片、ICH（I/OControllerHub）芯片和FWH（FirmWareHub）。
AHA（AcceleratedHubArchitecture）加速中心架构。
DMI（DirectMediaInterface），直接媒体接口
DMI是MCH和ICH6芯片到芯片的连接，取代了原先的Hub-Link，提供了更高的带宽和服务。
这个高速接口集成了高级优先服务，允许并发通讯和真正的同步传输能力。
它的基本功能对于软件是完全透明的，因此早期的软件也可以正常操作。
它提供了真正同步传输和可配置的QoS（QualityOfService）传输，ICH6的DMI支持两个虚拟通道：
VC0和VC1，这两个通道允许一个固定仲裁配置，VC1一直处于最高优先级，VC0是DMI的一个缺省管道，它一直被开启。
VC1必须明确被开启和配置在所有DMI链接后面。
DMI的主要特征如下：
针对ICH6的chip-to-chip接口
点对点DMI接口具有2GB/s带宽（每个方向1GB/s）
100MHz刷新时钟（和PCIExpress接口共享）
32位downstream寻址
支持APIC和MSI中断信号，当处理器中断时将发送Intel定义的“EndOfInterrupt”广播信号
消息信号中断（MSI）
SMI，SCI和SERR错误指示
5.BIOS系统
BIOS（BasicInputOutputSystem，基本输入/输出系统）是被固化到计算机主板上的ROM芯片中的一组程序，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。
运行设置程序后的设置参数都放在主板的CMOSRAM芯片中。
6.IDE接口和软驱接口
7.I/O接口
8.AMR和CRN插槽
9.CPU电源插座
10.电池
11.电源插座
12.跳线开关
3.2主板的参数和测试
3.2.1主板的参数
3.2.2主板的参数测试
（1）SiSoftware：
该软件是Windows综合类型测试软件，拥有超过30种以上的分析与测试模组，还有CPU、Drives、CD-ROM/DVD、Memory的Benchmark工具，还可将分析结果报告列表存盘。
（2）HWiNFO32：
该软件主要用于微型机硬件检测。
它可以显示出处理器、主板及芯片组、PCMCIA接口、BIOS版本、内存等信息，另外HWiNFO还提供了对处理器、内存、硬盘以及CD-ROM的性能测试功能。
3.3主板的芯片组、总线和接口
3.3.1主板的芯片组
在早期主板的芯片组种类很多，如VIA（威盛）、UMC（联华）SIS（矽统）、ALI（杨智）等等，Pentium处理器出现后,为了更好支持Pentium处理器，Intel公司开始自己设计芯片组，由于激烈的市场竞争，很快许多厂商都转向其它领域的生产上去了，目前主板芯片组生产厂家主要是Intel、ViA、SiS，另外，ALI和AMD也有生产。
当前主流Pentium4芯片组主要有Intel的i850、i845D、i845E、i845G、i845GL、i845PE和E7205等，其中845G和845GL整合了图形芯片；VIA的P4X266、P4X333、P4X400和整合图形芯片的P4M266等；SiS的645/DX、648和整合图形芯片的650、651等。
1.Intel芯片组
Intel845/850系列芯片组不再有北桥芯片和南桥芯片之分，而采用MCH和ICH代替，MCH就相当于传统意义上的北桥，ICH相当于传统意义上的南桥，为了方便理解，一般仍沿用原来的习惯说法，把MCH叫做北桥，ICH叫做南桥。
（1）i850芯片组
i850芯片组是Intel公司最早推出支持Pentium4CPU的芯片组之一，随着Pentium4的发布，这款芯片组也就跟着一起上市了。
i850支持CPU接口类型为Socket423/478，它的北桥芯片是IntelKC82850，南桥芯片是Intel82801BA。
（2）845/845D
845芯片组是由MCH82845）和ICH2（82801BA）构成的。
（3）845E芯片组
845E支持CPU接口类型只有Socket478，北桥采用82845E芯片，FC-BGA593封装，南桥采用ICH4（82801DB），421pinBGA封装。
（4）845G/GL芯片组
845G采用760FC-BGA封装，支持USB2.0，6
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