微型计算机组成原理.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流微型计算机组成原理.精品文档.实验指导书2009.9目 录第一章 计算机的诞生及基本组成第二章 BIOS（基本输入输出系统）设置程序第三章 微机的组装第四章 硬盘复制备份工具Norton Ghost第一章 计算机的诞生及基本组成第一节 ENIAC世界上第一台电子计算机第一台电子计算机称为ENIAC（电子数字积分计算机的简称，英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer），它于1946年2月15日在美国宣告诞生。研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战进行期间。当时为了给美国军械试验提供准

2、确而及时的弹道火力表，迫切需要有一种高速的计算工具。因此在美国军方的大力支持下，美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。世界上第一台电子计算机ENIAC于1943年开始研制,参加研制工作的是以宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫西利和埃克特为首的研制小组。在研制中期，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯诺依曼（vn weumann，美籍匈牙利人）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，给出了一个全新的程序存储的通用计算机方案EDVAC，从而保证了计算机的顺利问世。目前大部分

3、计算机的设计思路还是在这个基础之上，也就是所谓“冯诺依曼计算机构架”。ENIAC采用电子管作为基本电子元件。足足有18800个电子管，而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大！这样ENIAC就有了8英尺高（约244米）、3英尺宽、100英尺长（约用48米）的身躯，重达30吨，耗电140千瓦。ENIAC这个庞然大物能每秒能进行5000次加法运算（据测算，人最快的运算速度每秒仅 5次加法运算），它还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计算

4、装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此科学计算的大门也被打开了。由于当时冯诺依曼正参与原子弹的研制工作，他是带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题加入到计算机的研制工作中来的。因此可以说，ENIAC为世界上第一颗原子弹的诞生也出了不少力。自第一台计算机问世以后，越来越多的高性能计算机被研制出来。计算机已从第一代发展到了第四代，目前正在向第五代、第六代智能化计算机发展。像最初制造出来的ENIAC一样，许多高性能的计算机总是在为尖端和常规武器、特别是核武器的研制服务。冯诺依曼构架计算机示意图1.运算器 运算器又

5、称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit简称ALU）。它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。 2.控制器 控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。 硬件系统的核心是中央处理器（Central Processing Unit，简称 CPU）。它主要由控制器、运算器等组成，并采用大规模集成电路或超大规模集成电路工艺制成的芯片，又称

6、微处理器芯片。 3.存储器 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据。经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）两种。 4.输入设备 输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口，负责将输入的信息（包括数据和指令）转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。 5.输出设备 输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下，它将这些结果转换成便于人们识别的形式。第二节：微型计算机系统的三

7、个层次：微处理器 微型计算机 微型计算机系统系统软件应用软件微处理器存储器I/O接口总线 硬 件软 件软 件微 型计算机系 统微 型计算机外 设ALU寄存器控制部件键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪存储器I/O接口输入设备I/O接口数据总线 DB控制总线 CB地址总线 AB输出设备CPU各部件通过总线连接，总线连接多个功能部件的一组公共信号线微型计算机的结构地址总线AB：用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。地址总线的条数决定微处理器的寻址能力。数据总线DB：用来在CPU与存储器、I/O接口之间进行数据传送，数据总线的条数决定微处理器一次最多可以传送的数

8、据宽度。控制总线CB：用来传送各种控制信号。微型计算机主机的组成由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成第三节 微处理器(CPU)的发展和组成1971年1977年是微处理器发展的早期阶段:1971年：Intel 4004，是世界上第一片单片4位微处理器，寻址空间为4096个半字节, 指令系统包括45条指令。1972年：Intel 8008，是世界上第一片8位微处理器。8008采用了10mm生产工艺，集成度为3500个晶体管，工作频率为200KHz。1974年：Intel 8080采用了6mm生产工艺，集成度为6000个晶体管，主频为2MHz。1975年4月，MITS公司推出了以

9、8080为CPU的世界上第一台个人计算机Altair 8800。值得一提的是，Altair 8800的BASIC语言解释器是Bill Gates编写的。1976年： Intel 8080 Intel公司生产的最后一种8位通用微处理器，8085的工作频率提高到5MHz，指令系统的指令数上升到246条。u X86系列微型计算机的发展第一代：8086/8088（1978年-1981年）1978年-8086采用了3mm工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率为4.77 MHz。它的寄存器和数据总线均为16位，地址总线为20位，从而使寻址空间达1MB。同时，CPU的内部结构也有很大的改进，采用了流水线

10、结构，并设置了6字节的指令预取队列。1979年-8088除了它的数据总线为8位以外，其余均与8086相同。8088采用8位数据总线是为了利用当时现有的8位设备控制芯片。由于8088内部支持16位运算，而与I/O之间传输为8位，故8088称为准16位微处理器。1981年8月IBM公司推出以8088为CPU的世界上第一台16位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的IMB PC。第二代：80286（1982年-1984年）采用1.5mm工艺，集成了134,000个晶体管，工作频率为6MHz。80286的数据总线仍然为16位，但是地址总线增加到24位，使存储器寻址空间

11、达到16MB。1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机IBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（ISA）。该结构提供了一个16位、高性能的I/O扩展总线。80年代中期到90年代初，80286一直是微型计算机的主流CPU。在这一时期，还诞生了世界上最早的芯片组（chipsets）。第三代：80386（1985年-1988年）第一个实用的32位微处理器，采用了1.5mm工艺，集成了275,000个晶体管，工作频率达到16MHz。80386的内部寄存器、数据总线和地址总线都是32位的。通过32位的地址总线，80386的可寻址空间达到4GB。这时由32

12、位微处理器组成的微型计算机已经达到超级小型机的水平。80386的其他一些版本：80386SX，包含16位数据总线和24位地址总线，寻址空间为16MB；80386SL80386SLC，包含 l6位数据总线和25位地址总线，寻址空间为32MB。由于这些微处理器与I/O之间传输为16位，故也称为准32位微处理器。第四代：80486（1989年-1992年）采用1mm工艺，集成了120万个晶体管，工作频率为25MHz。80486微处理器由三个部件组成：一个80386体系结构的主处理器，一个与80387相兼容的数学协处理器和一个8KB容量的高速缓冲存储器。80486把80386的内部结构做了修改，大约有

13、一半的指令在一个时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样80486的处理速度一般比80386快2到3倍。Intel公司还生产过80486的其他一些版本：80486SX，工作频率20MHz，不包含数学协处理器；80486DX2，采用双倍时钟，内部执行速度达到66MHZ，内存存取速度为33MHz；80486DX4，采用三倍时钟，内部执行速度达到100MHZ，内存存取速度为33MHz。第五代：Pentium（1993年-1997年）Pentium处理器的发展分成三代第一代Pentium处理器（以P5代称，1993年）采用0.8mm工艺技术，集成了310万个晶体管，工作频率为60MHz/66MHz。第二

14、代Pentium处理器（以P54C代称，1994年）采用0.6mm工艺，工作频率为90MHz/100MHz。第三代Pentium MMX（以P55C代称1997年）增加了57条多媒体指令在体系结构上， Pentium在内核中采用了RISC技术，可以说它是CISC和RISC技术相结合的产物。第六代：P6（1996-至今）。Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、Pentium 采用0.6 mm -0.18mm工艺，集成度550万-1. 2亿晶体管，时钟频率166MHz-3.2GHz，采用二级高速缓存，2级超标量流水线结构，一个时钟周期可以执行3条指令。第七代：未来-

15、64位Mecerd（P7）以及双核CPU发展趋势。微处理器是微型计算机硬件系统中的核心部件，它有运算器、控制器、数据和地址缓冲器四大部分组成，而每部分又各由一些基本部件组成。现在的Pentium系列CPU核心部件结构与它相同。下图为 8086微处理器的内部结构。56第四节 外部设备计算机能连接大量的外部设备，除外存储器：软盘、硬盘、光盘、U盘外，最主要的输入设备有键盘和鼠标，输出设备有显示器和打印机。特别是计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacture，CAM）和多媒体技术的发展使外部设备的品种大大增加

16、，例如绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、数码照相机、声卡、音响等等。键盘: 大家对键盘都不陌生，只简单作一些介绍。键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。自IBM PC推出以来，键盘经历了83键、84键和101/102键，Windows95面世后，在101键盘的基础上改进成了104/105键盘，增加了两个Windows 按键。 为了使人操作电脑更舒适，于是出现人体键盘，键盘的形状非常符合两手的摆放姿势，操作起来就特别的轻松。鼠标：首先应用于苹果电脑。随着Windows操作系统的流行，鼠标变成了必需品，更有些

17、软件必须要安装鼠标才能运行，简直是无鼠寸步难行。鼠标结构:从系统内部来讲，鼠标有两种类型：PS/2型鼠标和串行鼠标，比较常见的是串行鼠标。串行鼠标利用串行口，在电脑上为COM1或COM2。PS/2鼠标使用一个6芯的圆形接口，它需要主板提供一个PS/2的端口。从鼠标的构造来讲，有机械式和光电式。 打开鼠标后，我们可以看到机械鼠标的结构：鼠标内有一个圆的实心的橡皮球，在它的上下方向和左右方向各有一个转轮和它相接触，这两个转轮各连接着一个光栅轮，光栅轮的两侧各有一个发光二级管和光敏三极管。当鼠标移动时，橡皮球滚动，并带动两个飞轮转动，光敏三级管便感受到光线的变化，并把信号传输到鼠标内的控制芯片，再由

18、芯片将鼠标的变化数据传给电脑。此时屏幕上的鼠标箭头就开始移动了。其它的鼠标:跟踪球(轨迹球)实际上是一个倒过来的机械鼠标，工作原理也是类似的。其球座固定不动，直接用手拨动轨迹球来向电脑发号施令，控制鼠标的箭头在屏幕上移动。有的跟踪球干脆就和键盘合成在一起。无线遥控式鼠标:可以分为两种：红外无线型鼠标和电波无线型鼠标。红外无线型鼠标一定要对准红外线发射器后才可以活动自如，否则就没有反应；相反，电波无线型鼠标可以随时随地传信息。Net Mouse网络鼠标 随着Internet的发展，Net Mouse应运而生。最先是微软先声夺人，出售这种便于浏览网页的鼠标，它在原有两键鼠标的基础上增加了一个滚轮键

19、。安装相应的驱动程序后，它会令您在网上冲浪时更加舒适，如果您使用Windows 2000的话，驱动程序也可以不用安装。它拥有特殊的滑动和放大功能，手指轻滑动滚轮就可以使网页上下翻动。声卡：是多媒体电脑的主要部件之一，它包含记录和播放声音所需的硬件。声卡的种类很多，功能也不完全相同，但它们有一些共同的基本功能：能录制话音(声音)和音乐，能选择以单声道或双声道录音，并且能控制采样速率。声卡上有数模转换芯片(DAC)，用来把数字化的声音信号转换成模拟信号，同时还有模数转换芯片(ADC)，用来把模拟声音信号转换成数字信号。声卡上有音乐数字接口(MIDI)，能使用MIDI乐器，诸如钢琴键、合成器和其它M

20、IDI设备。声卡有声音混合功能，允许控制声源和音频信号的大小。好的声卡能对低音部分和高音部分进行控制。声卡上还有一个或几个CD 音频输入接口，用以接收CD-ROM的声音采集信号。显示器：显示器是计算机的主要输出设备。按照显示器的显示管分类 分为传统的显示器，也就采用电子枪产生图像的CRT（cathode-ray-tube阴极显示管）显示器和液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）。按显示色彩分类分为单色显示器和彩色显示器；单色显示器已经成为历史。按显示屏幕大小分类 以英寸单位(1英寸=2.54cm)，通常有14寸、15寸、17寸和20寸，或者更大。按显示器屏幕的分类早期

21、14寸的显示屏幕多是球面的，就好像屏幕是从一个球体上切下来的一块，图像在屏幕的边缘就会变形，现在已被淘汰。现显示器大部分采用平面直角，图像十分的逼真，还有一部分显示器采用柱面显示管，屏幕的表面就象一个巨大圆柱体的一部分，看上去立体感比较强，可视面积也比较大。在VGA显示器出现之前，曾有过CGA、EGA等类型的显示器，它们采用数字系统，显示的颜色种类很有限，分辨率也较低。现在普遍使用SVGA显示器，采用模拟系统，分辨率和显示的颜色种类大大提高。显示器原理 显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是显像管 (电子枪)。在彩色显示器中，通常是3个电子枪，索尼Trinitron的三个电子枪在一起，也称为

22、单枪。显示管的屏幕上涂有一层荧光粉，电子枪发射出的电子击打在屏幕上，使被击打位置的荧光粉发光，从而产生了图像，每一个发光点又由“红”“绿”“蓝”三个小的发光点组成，这个发光点也就是一个象素。由于电子束是分为三条的，它们分别射向屏幕上的这三种不同的发光小点，从而在屏幕上出现绚丽多彩的画面。显示器显示画面是由显示卡来控制的。显示卡（有时简称显卡）必须与显示器相配，按总线类型可分为ISA显卡、EISA显卡、VISA显卡和PCI显卡，它们决定了显示卡和主机交换数据用的总线的宽度，PCI总线的宽度为64位，交换数据的速度也就最快，目前流行的都是PCI总线的显示卡。 显示面积显示面积指显像管的可见部分的面

23、积。显像管的大小通常以对角线的长度来衡量，以英寸单位(1英寸=2.54cm)，常见的有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸几种。显示面积都会小于显示管的大小。显示面积用长与高的乘积来表示，通常人们也用屏幕可见部分的对角线长度来表示，比如15英寸显示器的显示面积一般是13.5英寸，这会因显示器的品牌不同略有差异，比较好的15寸显示器的显示面积可以达到13.8英寸。很显然，显示面积越大越好，但这意味着价格的大幅上升。 液晶显示器在个人计算机方面的应用，最早应该算是笔记本电脑了，这种显示器体积小，耗电量也特别低，不过价格就比较高了，现在液晶显示器也大量应用在了手持电脑和台式PC上了。液晶显示器又叫

24、做LCD显示器，俗称为平板显示器。在现在的应用中，LCD基本上分为无源阵列彩显DSTNLCD（俗称伪彩显）和薄膜晶体管有源阵列彩显TFTLCD（俗称真彩显）。显示卡的结构显示卡上主要的部件有：显示芯片、RAMDAC、显示内存、BIOS、VGA插座、特性连接器等。有的显示卡上还有可以连接彩电的TV端子或S端子。还有一些近期出现的显示卡由于运算速度快，发热量大，在主芯片上用导热性能较好的硅胶粘上了一个散热风扇（有的是散热片）。 显示芯片：显示芯片是显示卡的“心脏”，决定了该显示卡的档次和大部分性能，同时也是2D显示卡和3D显示卡区分的依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力

25、，称为“软加速”。如果将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也即所谓的“硬件加速”功能，就构成了3D显示芯片。显示芯片通常是显示卡上最大的芯片（也是引脚最多的），中高档芯片一般都有散热片或散热风扇。RAMDAC：其含义是“数模转换器”，它的作用是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。RAMDAC的转换速率以MHz表示，决定了刷新频率的高低（与显示器的“带宽”意义近似）。显示内存：与主板上的内存功能一样，显存也是用于存放数据的，只不过它存放的是显示芯片处理后的数据。3D显示卡的显存较一般显示卡的显存不同之处在于：3D显示卡上还有专门存放纹理数据或ZBuffer数据的显存，例如带有6

26、M显存的VooDoo 显示卡，其中的2M显存就是用于上述用途。由于3D的应用越来越广泛，以及大分辨率、高色深图形处理的需要，对显存速度的要求也越来越快，从早期的DRAM，过渡到EDODRAM，一直到现在经常见到的SDRAM和SGRAM、DDR，速度越来越快，性能越来越高。显存的大小不固定，从单条256K、512K、1M到单条2M、32M、64M都有，因此不能仅看显存芯片的个数来猜测显示卡上有多大显存容量。显存BIOS：又称“VGA BIOS”，主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存放有显示卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS内一段控制程序，将这

27、些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS是固化在ROM中的，不可以修改，而现在的多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的“Flash BIOS”，可以通过专用的程序进行改写升级。VGA插座：它是一个有15个插孔的插座，外型有点像大写的“D”（防止插反了）。与声卡上的MIDI连接器不同的是，VGA插座的插孔分3排设置，每排5个孔，MIDI连接器有9个孔，2排设置，比前者长一点，扁一点。VGA插座是显示卡的输出接口，与显示器的D形插头相连，用于模拟信号的输出。特性连接器：是显示卡与视频设备交换数据的通道，通常是34针，也有26针的。它的作用不大，早期用于连接MPEG硬解压卡作为信息传送的通道。其

28、它部件：晶体振荡器：不锈钢外壳，比较显眼。其作用是产生固定的振荡频率使显示卡各部件 的运作有个参考的基准。S端子：部分显示卡通过它完成向电视机（或监视器）输出的功能，5个插孔呈半圆分布，与电视机上的S端子完全相同。贴片电阻：中、高档显示卡由于工作频率很高，采用了无引线的贴片电阻以减少干扰。它们是构成显示卡电气线路的一部分。第五节 总线概述总线的基本概念 总线的基本定义：总线是计算机各模块间进行信息传输的通道。它由数据总线、地址总线、控制总线组成。数据总线：是外部设备和总线主控设备之间进行数据传送的数据通道。地址总线：是外部设备和总线主控设备之间传送地址信息的通道。控制总线：是专供各种控制信号传

29、递的通道，总线操作的各项功能都是由控制总线完成的。从ISA到PCI总线PC机上的系统总线又可分为ISA、EISA、MCA、VESA、PCI、AGP等多种标准。ISA总线：ISA总线的主要特点和性能指标:8位ISA扩展I/O插槽由62个引脚组成，用于8位的插卡；8/16位的扩展插槽除了具有一个8位62线的连接器外，还有一个附加的36线连接器，这种扩展I/O插槽既可支持8位的插卡，也可支持16位插卡。EISA总线：1988年Compaq、HP、AST、Epson、NEC、Olivetti、Tandy、Wyse 、Zeith Data System(ZDS)等九家公司联合起来在ISA的基础上于推出了

30、为32位微机设计的“扩展工业标准结构”(Extended Industry Standard Architecture)，即EISA总线。EISA在结构上与ISA有良好的兼容性，充分发挥和利用32位微处理机的功能，使之在图形技术、光存储器、分布处理、网络、数据处理等需要高速处理能力的地方发挥作用。标准局部总线目前有两种：一种是1993年Intel公司发布的PCI(Peripheral Component Interconnect)总线。目前该总线可分为PCI.0和PCI 2.0。PCI1.0为32位总线，时钟频率33MHz，总线最大传输率为3233132MB/S，而PCI 2.0为64位总线，

31、时钟频率66MHz，最大传输率264MB/S。 PCI的特点是：在CPU和外设之间插入了一个复杂的管理层，以协调数据传输并提供总线接口。由于采用了信号缓冲，PCI能支持种外设，并在高时钟频率下保持最高的传输速率。PCI芯片将大量系统功能高度集成节省联接逻辑电路，使硬件成本大为降低。PCI总线能够自动配置参数，支持PCI总线扩展板和部件。更重要的是，PCI能支持线性突发的数据传送模式，以确保总线更有效地利用频带宽，不断地满载数据进行传送，减少无谓的寻址操作。另外PCI独特的同步操作及对总线主控功能，可确保CPU能与总线同步操作，无须等待后者完成任务，有助于改善PCI的性能。因为目前的主要内置板卡

32、基本上都是采用PCI总线接口的，所以在主板当中插槽最多的肯定就是PCI，如图所示主板中标注就是PCI插槽，它通常采用乳白色。在这块主板中有4条PCI插槽，通常最少也有3条。ISA接口的外设日趋淘汰，现在新的主板上基本上都没有ISA插槽，如左图所示。ISA插槽通常采用黑色，它比PCI接口插槽要长些。在目前来说采用PCI总线接口的板卡主要有声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem等，以前的显卡也主要是PCI接口的。要注意同一主板上这么多PCI插槽，都是通用的，可以随便选择一个未用的插。总线的各种特点决定了服务器的整体性能，数据总线宽度，它表示构成计算机系统的计算能力和计算规模；地址总线

33、位数，它决定了系统的寻址能力，表明构成计算机系统的规模；控制总线信号，它代表了总线的特色，表示总线的设计思想、控制技巧。总线容量是这条线路上的理想数据传输率，计算公式为：数据传输率（Bytes/S）=总线时钟频率总线宽度/8。系统总线是电脑系统的最重要的总线，像我们所称的8位机、16位机、32位机等都是指系统总线的宽度。显示卡总线接口：显示卡要插在主板上才能与主板互相交换数据。如果要在处理图像数据的同时处理其它数据，那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理，这样势必存在数据滞留现象，在数据量大时，PCI总线就显得很紧张。AGP接口是为了解决这个问题而设计的，它是一种专用的显示接口,具有

34、独占总线的特点，只有图像数据才能通过AGP端口。另外AGP使用了更高的总线频率（66MHz），这样极大地提高了数据传输率。目前的显示卡接口的发展趋势是AGP接口。要留意的是，AGP技术分AGP1和AGP2，后者的最大理论数据传输率是前者的2倍，现在有 AGP4的显示卡（例如Savage4），它的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易，前者的引线上下宽度错开，俗称“金手指”，后者的引线上下一般齐。AGP插槽 AGP总线接口， AGP卡又称“图形加速卡”。AGP插槽在如左图中的棕色插槽。AGP插槽通常都是棕色（以上三种接口用不同颜色区分的目的就是为了便于用户识别

35、），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。第六节 端口RS-232C到USB作为通用的串行端口，最有名的要算RS232C端口，计算机系统中也称为COM（1）、COM（2）端口。大多数的电脑设备都具有RS-232C接口，就使用而言，RS-232也确实有其优势：仅需3根线便可在两个数字设备之间全双工的传送数据。不过，RS-232C的控制要比使用并行通讯的打印机接口更难于控制。RS-232C使用了远较并行口更多的寄存器。这些寄存器用来实现串行数据的传送及RS-23

36、2C设备之间的握手与流量控制。USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的新型接口技术。早在1995年，就已经有PC机带有USB接口了，但由于缺乏软件及硬件设备的支持，这些PC机的USB接口都闲置未用。1998年后，随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块，加上USB设备的日渐增多，USB接口才逐步走进了实用阶段。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，而且也安装了USB接口插槽。Windows 98及以上版本的操作系统都内

37、置了对USB接口的支持，目前已经有数码相机、数字音箱、扫描仪、键盘、鼠标、U盘等很多USB外设问世。随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。最新推出的PC机几乎100%支持USB，另一方面使用USB接口的设备也在以惊人的速度发展。目前我们使用的是USB1.1标准的接口，它的传输速度为12Mbps。而USB2.0标准的接口，它的传输速度则更高。第七节 存储器器件的变革RAM就是Random Access Memory（随机存贮器）的缩写。它又分成两种Static RAM（静态随机存贮器）和Dynamic RAM（动态随机存贮器）。目前，作为内存的常用的半

38、导体存储器芯片主要是DRAM，即所谓动态（Dynamic）随机存取存储器，这个名字是相对于另一种静态（Static）随机存取存储器SRAM而言的。DRAM的性能几乎每年都在翻新，按工作方式的不同DRAM芯片目前主要有FPM（快速页模式，Fast Page Mode ）、EDO（扩充数据输出，Extended Data Out）、 ECC（错误校验与纠正，Error Checking and Correcting）、BEDO（Burst EDO）、SDRAM（同步动态RAM，Synchronous Dynamic RAM）（它是同步于系统时钟频率的。SDRAM内存访问采用突发（burst）模式等

39、几种）。RDRAM（Rambus DRAM）和 DDR RAM（Double Date Rate RAM即双倍资料传输内存，是由目前传统SDRAM延伸出来的技术。DDR的原理很简单，就是让原来一个脉冲读取一次资料的SDRAM，让它可以在一个脉冲之内读取两次资料，也就是脉冲的上升缘与下降缘通通都利用到。届时，即使系统FSB（Front Side Bus）的频率是133MHz，DDR的频率可以倍增为266 MHz，是新推出的两种新型内存。内存插槽 DDR内存内存插槽当然是用来插入内存的，它也是采用金手指接触法与内存条的金手指接触。俗称为“RAM DIMM”。如图中标注为的就是4条2对内存插槽。注意

40、不同的内存，内存插槽的结构也有所区别，从外观上来看主要体现在长度上的区别。目前主要有两种内存，一种是168线的SD内存，也就是说它有168个与插槽接触点，两面各84个金手指接触点；另一种就是现在主流的DDR内存，它是184线的。因为结构及电气性能（主要是指电压）都不同，所以两者不能通用。从图中可以看出，华硕的这款支持800MHz FSB的主板中，4条内存插槽用两种不同颜色区分（蓝色和黑色），这主要是因为最新的800MHz FSB处理器支持双通道DDR内存，而要实现双通道必须成对地配备内存，用不同颜色区分就更加方便用户配置双通道，只需要将两条完全一样的DDR内存插入到同一颜色的内存插槽中即可。现

41、在几乎所有支持双通道内存的主板都采用这样的颜色标注方法。注意插入内存时也要注意方向，并不是随便那个方向，可以先拿内存条与对应的内存条插槽比一下，看内存条的缺口位是否与插槽的凸起位是否吻合，否则强行插错后就会引起内存烧毁。通常正确插好后，内存固定得非常牢固，并且插槽两边的固定耳会准确地卡住内存的相应缺口上，这样内存就安装好了。高速缓冲存储器根据程序的局部性原理，可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对比较小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分指令或者数据从主存调入这个存储器，供CPU在一段时间内使用，这对提高程序的运行速度有很大的影响。这个介于主存和CPU之间的高速小容量存储

42、器称为高速缓冲存储器。Cache存储器介于CPU和主存之间，它的工作速度数倍于主存，全部功能由硬件实现，并且对程序员是透明的。Cache和主存都分成块，每块由多个字节组成。Cache数据是主存数据的副本；Cache标记指出主存的哪些块存放在Cache中。由主存地址的低位部分作为Cache的地址访问Cache数据；用主存的块号字段访问Cache标记，并将取出的标记和主存地址的标记字段相比较，如果相等，说明访问的Cache数据有效，称Cache命中；如果不相等，说明访问的Cache数据无效，称Cache不命中，或访问失效。此时，需要访问主存，并且将包括此数据的一块信息装入Cache。如果Cache

43、已经被装满，则需要根据某种替换算法，用此块信息替换Cache中原来的某块信息。直接连接存储技术包括磁盘、磁带和光存储的 DAS(Direct Access Storage，即直接连接存储)是现代信息存储技术最常用的存储形式。SCSI接口的硬盘硬盘往往被固定安装在计算机的机箱内（也有所谓可卸式、活动式硬盘）。硬盘按其接口类型，主要有IDE和 SCSI两种。 IDE接口有40针，最初是为AT结构的电脑设计的，又称为ATA接口。 标准IDE接口只支持两个设备，每个硬盘的最大硬盘空间也只能到528M字节；现在普遍使用增强型IDE(EIDE)标准，它最多可支持4个设备，支持大容量的硬盘。 SCSI接口的

44、诞生比IDE晚，相应SCSI硬盘有许多先进的特性，比如支持的硬盘容量更大、传输速率更高、可管理的设备更多等等。SCSI硬盘和IDE硬盘除接口不同外，在组织结构、工作原理上是相同的，我们将主要介绍IDE硬盘。硬盘外观: 硬盘尺寸有很多种，现在普遍使用的是3.5英寸硬盘，大小和3寸软驱相仿。除此之外，还有5寸硬盘以及2.5寸或体积更小的硬盘，小体积硬盘常用于笔记本电脑中。 硬盘外壳上除电源插座外，和一个必不可少的数据接口：40针的IDE接口，而50针的是SCSI接口。还有一些跳线，在安装时可能要用它们来设置硬盘：对于IDE硬盘，主要设置是作为主盘(Master)还是副盘(Slave)；对SCSI硬

45、盘，则是设置ID号和终端电阻等。硬盘的结构： 硬盘的结构和软盘差不多，是由磁道 (Tracks)、扇区(Sectors)、柱面 (Cylinders)和磁头(Heads)组成的。拿一个盘片来讲，它和软盘类似，上面被分成若干个同心圆磁道，每个磁道被分成若干个扇区，每扇区通常是512字节。硬盘的磁道数一般介于300-3000之间，每磁道的扇区数通常是63，而早期的硬盘只有17个。和软盘不同的是，硬盘由很多个磁片叠在一起，柱面指的就是多个磁片上具有相同编号的磁道，它的数目和磁道是相同的。硬盘的容量如下计算：硬盘容量柱面数扇区数每扇区字节数磁头数 标准IDE接口最多支持1024个柱面，63个扇区，16

46、个磁头，这个最大容量为10246316512 528,482,304字节，即528M.（这是早期的硬盘容量，现在可达到150G至200G甚至更大，但计算方法还是如上所述）。光驱：这是一个IDE接口的光驱，是当前最常用的一种类型。这是CDROM托盘，光碟就放在里面，它由最右边的退出按钮控制，CD-ROM是只能读出而不能写入的光盘，它只是光盘家族中的一员，是当前最普遍的一种。由于声音、视频和图形文件的使用，CD-ROM的应用极为广泛。它的制作成本低、信息存储量大、保存时间长。CD-ROM只有一面有数据，在它的表面有一层保护膜，但它还是很容易被划伤，所以一定要注意。在CDROM上，数据的读取靠激光来

47、实现，表面的灰尘和划痕都会影响到读盘质量。CD-ROM的容量不是固定的，对一片CD来说，它有一个最大容量。CD-ROM有两种尺寸，即12厘米和8厘米，最常见的是12厘米的一种，我们所说的就是这一种。同样是12厘米的光盘，CD-R74可存储650M字。一张CD-R74有333,000个扇区，每个扇区有2048个字节，则它可录制333,0002,048=681,984,000字节，即650M。光驱的发展也很快，现在DVD光驱已经很普遍。容量将来可以达到10G甚至更高。第八节 芯片组芯片组是主板的核心，它对主板性能起决定性作用。正因如此，所以在新规格处理器推出之时必定会相应的主板芯片组同步推出，它是与处理器保持同步的。 通常北桥芯片是离处理器最近的一块芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。南桥芯片离处理器比较远，因为它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。主板中的北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、