中级维修工应知辅导材料.docx
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中级维修工应知辅导材料
微机硬件系统基本结构
微型计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部件和连接各部件的总线组成，主要包括：
运算器：
包括一个能对数据进行算术运算和逻辑运算的部件，通常称为运算逻辑部件ALU；一个存放操作数或操作结果的累加器A；若干个存放中间结果的寄存器。
控制器：
实质是解释指令，每次从存储器读取一条指令，经过分析译码，产生一系列的控制信号，发向各个部件以控制它们的操作。
连续不断地重复动作，即所谓执行程序。
运算器和控制器两部件集成在一个芯片中，是计算机的中心部件，称为中央处理部件，简称为CPU。
存储器：
用来存放信息，主要功能是保存大量的程序和数据信息，并能在计算机运行中高速地完成指令和数据的存取。
可分为主存储器（称为内部存储器）和辅助存储器（称为外部存储器）。
输入设备：
如键盘、鼠标、A-D变换器、磁带阅读机等。
输出设备：
打印机、显示器、纸带穿孔机、绘图仪、音箱等。
输入设备、输出设备和辅助存储器三者合称为外围设备，简称为外设。
总线：
能为多个功能部件服务的一组公共的信息传输线，是计算机系统与系统之间或者各部件之间进行信息传送的公共通路。
在微机中，总线主要是连接CPU、内存、缓存、外部控制芯片之间的数据通道。
按层次结构可分为：
CPU总线、存储总线、系统总线（扩展总线、局部总线）和外部总线。
主板：
电脑各部件连接的平台，其上方有很多插座，通过总线将它们连接起来，硬件系统的各部件只要插入其中，便可形成一台完整的微机硬件系统。
中央处理器
CPU的相关基础知识
CPU是“CentralPtrcessingUnit”的英文缩写，即为中央处理器。
它是整个计算机的核心部件，它决定了整个计算机系统的性能，人们常用CPU的型号来标称计算机。
CPU性能指标
大致有以下几方面：
1．主频：
衡量CPU的运行频率的重要指标，亦称为内频。
主频越高，CPU工作节拍就越快，运算速度就越高。
通常用一秒钟内处理器所能发出电子脉冲数来测定，计量单位一般为MHZ。
通常说的Celeron433、PentiumIII550都是指CPU的主频。
2．外频：
跟外部（即系统总线）接触沟通的频率称为外频。
CPU就是以这个频率跟系统其他的配件进行沟通，因此亦称为系统总线频率或前端总线速度FSB。
3．运算速度：
计算机工作能力和生产效率的主要指标，它取决于在给定的时间内，处理器所能处理的数据和量和时钟频率.通常用每秒执行指令的条数来表示.
4．总线宽度:
微处理器与外围设备之间传送信息的一组公共信号线的根数.由数据总线、地址总线和控制总线三部分组成。
5．一级缓存：
也称L1高速缓存（内部），用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频相近。
容量和性能对CPU的性能影响较大，其容量与CPU处理速度成正比。
6．二级缓存：
亦称L2高速缓存（外部），其容量也与CPU处理速度成正比。
一、二级缓存的作用是用于缓解高速CPU与慢速内存速度匹配问题。
7．采用的指令集：
计算机中所有指令的集合称为该计算机的指令系统，也称为指令集（每一条指令都可以完成一个独立的逻辑、算术运算或某种操作）。
8．制造工艺：
指在硅材料上生产CPU时内部各元器件间的连接线宽度。
一般用微米为单位，数值越小，生产工艺越先进，CPU内部功耗和发热量就越小。
9．核心电压：
指对CPU的供电电压，电压越低，电耗就越少，发热也就越小，CPU质量也就越高。
到Pentium586时代，工作电压已经是3.5V/3.3V/2.8V。
2．3CPU的类别：
从外观上来看，CPU大致有以两种类型：
（1）长方形卡式CPU：
形状是长条形，接口位于长边侧面，采用垂向插入。
主板上的插槽称为Slot。
（2）正方形薄片式CPU：
薄片式CPU形状正方，接口（插脚）位于正方的平面上，采用扁平式插入。
主板上的插槽称为Socket。
2．4CPU封装技术
概念：
指用于密封半导体集成电路芯片的外壳，起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过电路板上的导线与其他器件相连接。
衡量指标：
封装厚度，即芯片面积与封闭面积之比，越接近1越好。
封闭类型：
（1）DIP（双列直插式封装）
中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。
（如Intel系列CPU中的8088）
（2）PQFP（塑料方型扁平式封装）
一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其芯片引脚之间距离很小，管脚很细，引脚数一般都在100个以上。
（如Intel系列CPU中的80286、80386和某些486主板）
（3）PGA（插针网格阵列封装）
这种封装在芯片的内外有多圈方阵形的插针，每个方阵插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，根据管脚数目的多少，可以围成2~5圈。
（Intel系列CPU中的80486和PentiumPro）
（4）BGA（球栅阵列封装）
高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择，缺点是占用基板面积比较大。
（Intel系列的PentiumPro、PentiumII、PentiumIII）
（5）CSP芯（片尺寸封装）
全称为“ChipScalePackage”，含义为“芯片级封装”。
其封装面积与芯片面积趋于相同。
CPU主流产品
Intel系列产品
1．8088与80862。
802863。
803864。
804865。
Pentium（奔腾）
6．entiumPro（高能Pentium）7。
PentiumII8。
Celeron（赛扬）9。
PentiumIII
10．Celeron二代11．Pentium4（P4）
2001年推出的新产品。
（1）P4-Willamette:
基于Socket423结构，核心代号为Willamette.
（2）P4-Willamette-N:
采用Socket478接口，核心代号为Willamette-N.
区别：
Socket478的尺寸小于Socket423的封装面积。
相同点：
两者均采用0.18微米工艺，晶体管数量超过4200万个，核心电压为1.7V，频率达到1.3GHZ。
在68组SSE指令集的基础上增加了76组SSE2的指令。
（3）NorthwoodP4:
2002年推出，起始频率为2.2GHZ，采用Socket478接口，二级缓存有512KB，采用0.13微米工艺。
12．Celeron三代：
内核代号为Tualatin,采用0.13微米工艺，二级缓存容量为256KB，外频达到100MHZ。
AMD系列产品
（1）K5
（2）K6（3）K6-2（4）K6-III（5）K6-2+（6）K6-III+（7）K7（Athlon,速龙）
（8）hunderbird（雷鸟）（9）Duron（毒龙）（10）AthlonXP+（11）MorganDuron
2.5.3Cyrix系列产品
（1）6x86或M1
（2）6x86MX或M-II（3）M3（4）CyrixIII
2.5.4各类CPU性能比较
（1）Intel的CPU常见的有8088、8086、80286、80386、Pentium、PentiumMMX、PentiumPro、Celeron、PII、Xeon、PIII和PIV等。
特点：
性能良好，价格昂贵（Celeron除外），超频潜力大。
（2）AMD的CPU常见的有：
K5、K6、K6-2、K6-III、Athlon（K7）等。
特点：
物美价廉，性能差一些。
（3）VIA的CPU常见的有：
5x86、6x86、MII以及CyrixIII。
特点：
价格便宜，性能差，尤其是浮点运算性能。
2．6CPU新架构
2000年，推出介于P6与IA-64之间的全新的NetBurst体系架构32位处理器P4（Pentium4），特点如下：
（1）20段超级流水线：
大幅度提高CPU的工作主频。
（2）高效乱序执行：
具有一个深度的乱序执行引擎，同时保留和处理多达126条指令，是P6体系的3倍。
提高也工作效率。
（3）2倍速ALU：
算术逻辑单元，以双倍主频的速度工作。
（4）新型片上缓存：
TraceCache（跟踪缓存），存储X86指令解码后生成的“微操作”指令，效率更高，存储量大，便于读取。
（5）SSE2指令扩展集：
144条新的SIMD指令，能处理品28位SIMD的整数和浮点双精度数据，全面提高系统性能。
（6）400MHZ前端总线
主板与芯片组
主板基本组成
主板又称系统板，是电脑硬件部件组建平台，是计算机的主体所在。
衡量其性能的为主板速度（外频、系统时钟频率）和主板芯片组。
主板除也印刷电路板、总线电路和一些辅助电子元件外，主要由一些接插硬件部件的插槽和接口组成。
CPU插槽
1．Socket7插槽：
采用也ZIF插座。
PentiumMMX、AMDK6-2等的CPU都用这种插槽的主板。
2．Slot1插槽：
给PIICPU专用，安装繁琐。
安装INTEL早期的Celeron、PIII等CPU。
3．Socket370插槽：
为有370针脚的Celeron370设计。
4．SlotA插槽：
AMD公司专利。
专为AMDK7CPU设计，和INTEL的Slot1插槽相近，都采用垂直接插方式。
5．SocketA插槽：
AMD公司的专利，其接口共有462个针脚，芯片组有VIADT133。
6．Socket478：
共有478个针孔，用于接插Intel公司的P4CPU。
7．I/O插槽：
与系统总线相连，用于插入各种扩充板卡，作为适配器与外设相连接的接口。
通常每块主板提供5~8个扩展槽。
8．总线类型：
（1）ISA（工业标准结构）：
黑色的62+36线插槽，标准的16位ISA，插接16位的扩展卡。
工作频率是8.33MHZ，数据传输率为8.33MB/s。
（2）PCI（外围部件互连）：
白色的与ISA平行的插槽。
有32位（常用）和64位两种，它的时钟频率是33.3MHZ，数据传输率为133MB/s。
（3）AGP（加速图形端口）：
主板上的咖啡色的插槽。
使用32位数据总线，工作频率是66.6MHZ，数据传输率可达266MB/s。
接口
USB接口：
亦称通用串行总线，是一种通用接口。
能提供极高的传输速率，可自行调节速度。
一台主板有2~4个USB接口，一个USB接口可加接127个设备。
串行口（COM1和COM2）：
使用25芯的D型标准连接器，连接器为插头。
常用于连接外置的Modem、鼠标等设备。
并行口：
有三种标准：
SPP（标准并行口）、EPP（增强并行口）和ECP（扩展并行口），它们用于连接打印机、扫描仪、可移动硬盘等设备。
PS/2接口：
主板上有两个PS/2接口，一个用于连接键盘，另一个用于连接鼠标，不可调换。
IDE接口：
用于连接硬盘和光驱，一般有两个IDE接口（IDE1和IDE2），共可接四个IDE设备（硬盘或光驱）。
电源接口：
一般有AT电源接口和ATX电源接口。
ATX电源接口在主板上只有一个插座，AT电源接口在主板上有两个插座（P8和P9）。
二级缓存：
在主板上，一般有两块SRAM（静态内存）用作二级缓存。
芯片组：
一块位于PCI插槽旁边，另一块位于CPU旁边。
它们用于控制局部总线、内存及各种扩展卡，CPU对其它设备的控制都是通过它们来完成。
主板跳线：
用于设置CPU工作频率、系统总线频率、位频系数等。
BIOS芯片：
即为基本输入/输出系统芯片，其内含有一组管理系统基本输入/输出的程序和系统基本参数数据。
内存插槽：
用于固定内存条，主要有两种：
DIMM槽（新型）、SIMM槽。
常用术语及性能指标
（1）CPU电压：
有两种，Vcore和Vio，分别对应内频和外频。
（2）主板电压：
指提供给连接到主板上的不同组件的电压。
最常用的有5V和3V。
（3）CPU温度监控：
CPU温度过高会导致系统工作不稳定，甚至死机。
具有温控功能的主板可以对其温度进行监控。
（4）系统电压监控：
电压的波动也会造成系统工作的不稳定，因此对CPU的电压和系统电压进行监控，可在电压波动超过预设安全值时发出报警。
常见主板结构规范：
主要有：
（1）AT结构：
尺寸较大，左上方有8个ISA插槽，使用两个插座的AT电源。
（2）ATX结构：
结合了BabyAT和LPX两种结构规范的优点。
芯片组：
芯片组是主板的中枢，决定着主板的性能与功能，协调着计算机各部件的工作。
芯片组的组成：
一般由南桥（SouthernBridge）和北桥（NorthernBridge）两片芯片组成。
南桥主要对主板中的周边接口的控制，包括IDE接口以及外设接口（键盘、鼠标、串行口、并行口）之间的数据传送与接收。
北桥主要负责系统最重要的数据传送部分，包括处理器、内存、PCI、及AGP接口间的数据传输工作。
生产厂家有Intel（常见）、VIA（常见）、SiS、Ali、AMD这几家。
内存储器
基本知识
内存即主存储器，用于存放当前处于活动状态的程序和数据。
内存分类
1．只读存储器：
亦称为ROM，只能从中读取信息而不能随机写入信息。
常见的ROM有PROM（一次性写入数据）、EPROM（紫外线擦除后可重新写入）、EEPROM（电擦除后重新写入）、FLASHROM等。
2．随机存储器：
亦称为RAM，只能用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，数据就会丢失。
通常把其称为内存，以内存条的形式出现。
内存条组成及结构
内存由内存芯片、PCB（印刷电路板）、电阻和电容等元件组成。
主要元件是内存芯片，它的质量好差直接关系到内存条的性能。
PCB板一般由四层构成，有的由六层构成（品牌）。
内存条只有一面有芯片的称之为“单面条”，两面都有芯片，叫做“双面条”。
其下方有一排细小的金色铜条，就是内存条的引脚，用于与主板内存条插槽相连接，俗称为“金手指”。
RAM分类
一般分为：
静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）。
1．动态RAM（DRAM）：
它靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息。
有电荷代表队，无电荷代表0。
定期对电容进行刷新检查，若电量大于满电量的1/2，则代表1，并把电容充满电；若电量小于1/2，则代表0，并把电容放电，以此来保持数据的连续性。
2．静态RAM（SRAM）：
靠双稳态触发器来记忆信息。
3．比较：
动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，成本也低，适于大容量的存储器。
而静态RAM比动态RAM速度快。
所以主存通常采用动态RAM，而高速缓冲存储器则使用静态RAM。
4.1.4内存数据存放形式
内存数据以存储单元为单位，按内存地址进行存放数据。
一般按以下两种方式进行组织：
1．以队列方式进行组织：
即一个地址只要用一个坐标定位。
2．以阵列方式进行组织：
采用矩阵模式，一个地址需要两个坐标（横坐标和纵坐标）来定位。
再加两根信号线来区分横坐标信号和纵坐标信号（RAS和CAS）。
4．2内存速度性能指标
4.2.1时钟周期（TCK）
代表内存所能运行的最大频率，即每一时钟周期所需要的时间。
数字越小说内存芯片所能运行的频率就越高，单位为ns。
4.2.2CAS延迟时间（CL）
当一个读命令发出时至CAS信号定位内存之间的时延，称为CAS延迟时间，单位为时钟周期。
这个值一般为2或者3个时钟周期。
4.2.3存取时间（TAC）
代表读取数据所延迟的时间，即内存定位后至数据取出之间的时延，单位为ns。
4.2.4内存总延迟时间
利用以上三个参数，综合评价一个内存的性能，即总延迟时间。
计算公式为：
总延迟时间=TCK*CL+TAC
4．3常见内存条种类
主要有以下几种：
FPMDRAM：
称为快速页面模式动态存储器,通过快速的读写和刷新充电过程完成一个页面的存取过程。
EDODRAM：
EDO称为扩展数据动态存储器。
一般为50ns~60ns，工作在75MHZ外频下，有72线和168线之分，5V电压，带宽32位。
SDRAM：
属于同步内存，时钟周期和CPU外频同步。
小于10ns的SDRAM内存的主流如下：
（1）10ns的内存：
标准工作外频为100MHZ。
（2）8ns的内存：
工作外频为125MHZ。
（3）7ns的内存：
工作外频为133MHZ。
DRSDRAM
DDR亦称为双倍速SDRAM，属于异步的内存，即内存时钟周期和CPU外频不一致。
两者的区别：
一是DDR内存使用的是184线，普通SDRAM使用的是168线；二是DDR的DIMM接口上只有一个缺口，而普通的SDRAM有两个缺口。
RDRAM
主要特征：
依靠高时钟频率来简化每个时钟周期数据量。
最大传输率高达3.2GB，一般称为PC600或PC800。
内存条引脚数是184线。
4．4内存封装形式
随着存储技术不断提高，内存数据线的宽度由1bit提高到4bit、8bit、32bit、64bit等，内存的封装形式也经历了DIP内存、SIMM内存、CSP内存几个阶段。
1．DIP内存：
普通双列直插式内存芯片。
直接焊接在主板上或者插在主板的DIP插座上，主要用于数据线宽度为8位的APPLE机、PC机、PC/XT机时代。
2．SIMM内存：
单边接触内存模组。
它是一条焊有多片内存芯片的印刷电路板，插在主板内存槽中。
3．DIMM内存：
双边接触内存模组，这种类型接口内存的插板的两边都必须有数据接口触片。
主板DIMM内存插槽两边均有金属引脚线，每边84线，共168线。
4．CSP内存：
芯片级封装，即封装面积与芯片面积趋于相同。
采用底面直接引出针脚的方式，芯片的抗干扰、抗噪音性能得到提升。
4．5内存条性能指标
其技术指标通常包括：
引脚数、容量、速度、奇偶校验数等。
1．引脚数：
包括地址引脚、数据引脚、控制引脚和其他引脚，其他引脚常有电源引脚（VCC、VSS、VPP）、接地引脚GND和暂时不用引脚NC等。
2．内存容量：
容量是指能容纳二进制信息的总量，即构成主存的存储单元的总和。
常有KB、MB、GB来作为单位。
‘
3．工作频率：
单位为纳秒（ns）.常见的有10ns\8ns\7ns，相应内存条上标为-10ns、-8ns、-7ns，数值越小，存取速度越快。
4．奇偶校验
内存条规范
SDRAM规范：
（1）PC100SDRAM规范：
内存条采用6层PCB板制作，时钟周期TCK<10ns，TAC<6NS。
（2）PC133规范：
TAC不超过5.4ns，TCK不超过7.5ns，工作频率为133MHZ。
DDRAM规范：
比SDRAM的速度和容量提高了很多。
虚拟内存：
所谓虚拟存储技术是在主存和辅存之间，利用附加的硬件及存储管理软件将主存和辅存的地址空间统一编址，形成一个庞大的存储空间。
外存储器
硬盘：
存储器可分为内、外存储器，硬盘属于外存储器。
硬盘发展史
1956年IBM展示了第一台磁盘存储系统IBM350RAMAC，总容量为5MB。
1973年又发明了Winchester（温氏）硬盘，共有两个30MB的子系统。
1979年希捷发布了第一款适合于微型计算机使用的硬盘，容量为5MB。
硬盘内部结构：
由硬盘盘片、磁头、马达和电子线路组成。
1．硬盘盘片：
由盘片和涂在盘片表面上的磁性物质组成，有单碟、双碟和多碟。
（1）结构：
由磁道、扇区、柱面和磁头组成。
盘面被划分成若干个磁道，磁道被分为若干个扇区，每个扇区是512字节。
（2）硬盘容量=柱面数*扇区数*每扇区字节数*磁头数
（3）簇的概念：
文件存储的最小单位。
软盘只有一个簇，硬盘的分区容量在64M与128M时，每个簇有4个扇区，在128M与256M时，有8个，在大于1024M时，超过64个，容量达32K以上。
2．硬盘的磁头：
硬盘进行读写的“笔尖”，通过磁头可将数据写入或者读出。
共经历了三个阶段：
（1）读写合一磁头：
读写合一的电磁感应式磁头；
（2）读写分离磁头：
写入采用磁感应磁头，读取采用新型的MR磁头，感应写、磁阻读。
（3）多层结构磁头：
采用GMR磁头。
3．硬盘的马达
磁头是笔,而硬盘主轴上的马达就是手.有滚珠马达和液态马达（用油膜代替滚珠）两种.
硬盘的接口类型：
有IDE和SCSI两种.IDE接口有40针,SCSI接口有50针.
硬盘速度参数
1.硬盘的转速:
滚珠轴承马达硬盘的转速有3600r/min、4500r/min、5400r/min、7200r/min等；液态轴承马达有10000r/min、15000r/min。
2．硬盘的平均访问时间、平均寻道时间和平均潜伏时间
（1）硬盘平均寻道时间：
指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间。
以毫秒为单位，一般在6ms～14ms之间。
（2）平均潜伏时间：
指相应扇区旋转到磁头下方的时间，一般在2ms～6ms之间。
（3）平均访问时间：
指平均寻道时间与平均潜伏时间的总和。
平均访问时间越短越好，一般控制在11ms～18ms之间。
3．硬盘外部传输率和内部传输率
（1）硬盘外部传输率：
指系统通过接口将数据伟给硬盘的传输速度。
（2）内部数据传输率：
指硬盘将这些数据记录在盘片上的速度，也称最大或最小持续传输率。
（3）关系：
硬盘外部数据传输率要比内部快，在两者之间有一缓冲区。
从缓冲区读取数据的速度称为突发数据传输率。
4．硬盘的缓冲区：
指硬盘控制器上的一块存取速度极快的DRAM内存，分为写通式和回写式。
硬盘性能指标
（1）硬盘的转速：
3600r/min、4500r/min、5400r/min、7200r/min、甚至10000r/min。
（2）平均寻道时间：
指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间。
单碟片容量增大时，可使平均寻道时间减少。
（3）数据传输率：
描述硬盘找到数据，将数据内容传送到CPU进行处理的过程快慢，单位为MB/s，越大越好。
（4）缓冲区（硬件缓冲）：
指高速缓存，能提高硬盘性能。
（5）硬盘接口：
接口界面标准也是影响硬盘速度的一个因素，接口可分为EIDE和SCSI两种。
IDE接口速度一般以ATA/66为标准。
（6）S.M.A.R.T技术：
就是自我检测、分析和报告技术。
（7）MR：
即磁阴磁头技术。
MR越先进，数据传输率越高。
打开UltraATA/6需满足以下几方面的条件：
1．硬件需支持UltraATA/66模式
（1）硬盘
（2）主板：
芯片组必须对其提供支持，BX芯片组不支持UltraATA/66。
2．必须使用80针专用数据线
3．操作系统必须支持
Window98不支持这一数据传输模式，只内置了对UltraATA/33模式的支持，所以必须提供驱动程序或修正包程序。
4．查硬盘模式
在控制面板-系统-设备管理器-磁盘驱动器中的硬盘属性进行检查，无DMA选项，则在UltraATA/66模式下。
ATA/100技术
１.ATA/100的特点：
（1）硬盘控制器与硬盘之间以100MB/S的传输率进行数据交换；
（2）采用CRC（循环冗余机校检）技术来检查数据传输的错误；（3）使用80针IDE接口。
2．使用条件：
需硬件和软件支持。
硬件方面的要求：
（1）硬盘本身必须支持ATA/100；
（2）使用的主板必须具备ATA/100接口控制器或者使用支持ATA/100的转接卡，并主板还要在BIOS中支持ATA/100的选项；（3）连接其硬盘的信号线也必须符合ATA/100的规范。
软件方面的要求：
ATA/100技术需要操作系统和驱动程序的支持才能使用。
软驱与软盘
软驱:
即软盘驱动器,它是一种小容量的外部存储设备,可以
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