第2章計算機硬件及其安裝-1-CPU

《計算機組裝維護與維修》全國高等職業(yè)教育計算機類規(guī)劃教材實例與實訓教程系列電子教案編著徐新艷劉益紅中央處理器（CPU）存儲器輸入/輸出子系統(tǒng)內存儲器外存儲器I/O接口外設總線硬件軟件系統(tǒng)軟件應用軟件計算機系統(tǒng)

第2章計算機硬件及其安裝知識目標:1.熟悉多媒體計算機中各部件的名稱和性能指標，掌握多媒體計算機的功能。

2.熟悉常見英文縮寫的含義。

3.了解市場上的主流計算機部件及其選購方法。

4.了解組裝計算機硬件系統(tǒng)的注意事項。

第2章計算機硬件及其安裝技能目標:1.能識別多媒體計算機的各組成部件。2.能識別各部件的接口。3.能初步了解市場行情，分清各部件的技術檔次。4.能按照需求，根據(jù)各部件的基本性能指標進行選購和搭配。5.熟悉裝配計算機前的準備工作。6.掌握計算機各配件的安裝技巧及注意事項，能完成計算機硬件的組裝及拆卸。7.熟悉硬件組裝完成后計算機的工作狀態(tài)。

第2章計算機硬件及其安裝2.1計算機硬件

2.1.1中央處理器（CPU）

2.1.2主板

2.1.3內存

2.1.4顯卡與顯示器

2.1.5聲卡和音箱

2.1.6網(wǎng)卡

2.1.7外部存儲器

2.1.8機箱和電源

2.1.9鍵盤和鼠標2.2計算機硬件組裝

2.2.1裝機前的準備工作

2.2.2組裝硬件系統(tǒng)

2.2.3加電自檢

2.2.4硬件系統(tǒng)的拆卸本章小結多媒體計算機的基本硬件配置：

CPU、主板、內存條、硬盤、光驅、顯卡、聲卡、機箱、鍵盤、鼠標、顯示器、音箱、電源

2.1計算機硬件返回

2.1.1中央處理器（CPU）2.1.1CPU外觀2.1.2CPU的主要性能指標2.1.3CPU主流產(chǎn)品簡介2.1.4CPU散熱器2.1.5實例介紹2.1.6CPU的選購

2.1.1中央處理器（CPU）散熱器裝置支撐墊內核（die）產(chǎn)品LOGO產(chǎn)品標簽基板（a）產(chǎn)品型號金屬蓋基板產(chǎn)品LOGO（b）CPU外觀針腳式引腳圓點式引腳返回CPU的主要性能指標1、主頻主頻又稱CPU的時鐘頻率或CPU內部總線頻率，是CPU核心電路的實際運行頻率，即CPU自身的工作頻率，單位是GHz或MHz。一般來說，CPU在一個時鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，CPU的運行速度越快。但由于各種CPU的內部結構不盡相同，所以不能完全用主頻概括CPU的性能。2、外頻外頻是主板上晶體振蕩電路為CPU提供的基準頻率，單位是MHz。外頻實質上也是整個計算機系統(tǒng)的基準頻率，系統(tǒng)中大多數(shù)部件和設備的工作頻率都是在外頻的基礎上乘以一定的倍數(shù)得到，倍數(shù)可以大于1也可以小于1。外頻越高，CPU與其他部件間的數(shù)據(jù)傳輸速率越快，整機的性能越好。3、倍頻倍頻系數(shù)簡稱倍頻。CPU的核心工作頻率與外頻之間存在著一個比值關系，這個比值就是倍頻。主頻、外頻和倍頻三者之間的關系為：主頻=外頻×倍頻CPU的主要性能指標4、前端總線頻率（FSB頻率）FSB頻率是指CPU與北橋之間每秒交換數(shù)據(jù)的次數(shù)，單位是MHz。CPU北橋南橋內存顯卡光驅接口硬盤接口鍵盤接口鼠標接口前端總線FSB在Intel公司Pentium（奔騰）II/III和AMD公司早期Athlon（速龍）平臺上，F(xiàn)SB頻率與外頻相同，因此對兩者不作區(qū)分。在現(xiàn)有的CPU中，Intel公司采用“Quad-pumped”（QDR，Quaddatarate）技術，使CPU與北橋在一個系統(tǒng)周期交換4次數(shù)據(jù)，即FSB頻率為外頻的4倍。AMD公司采用“HyperTransport”總線技術，F(xiàn)SB頻率為外頻的2倍。CPU的主要性能指標4、前端總線頻率（FSB頻率）目前PC機的FSB頻率有266、333、400、533、800、1066、1333幾種。FSB頻率越高，表明CPU與北橋之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越強，在CPU快速運算時就能保障有足夠的數(shù)據(jù)供給CPU進行處理，充分發(fā)揮CPU的功能。FSB頻率由CPU和北橋共同決定。有些CPU使用數(shù)據(jù)帶寬衡量FSB數(shù)據(jù)傳輸速率，單位是GB/s。數(shù)據(jù)帶寬計算公式如下：數(shù)據(jù)帶寬=總線頻率×數(shù)據(jù)位寬CPU的主要性能指標5、緩存高速緩沖存儲器Cache，通常由SRAM組成，存取速度極高，與CPU工作速度相當，因此CPU幾乎是在零等待狀態(tài)下就能迅速完成對Cache數(shù)據(jù)的讀寫。受制造工藝、價格等限制，一般Cache容量較小。目前，所有CPU都具有一級緩存L1和二級緩存L2，少數(shù)高端CPU還集成了三級或四級緩存。集成在CPU內核中的緩存與CPU同頻工作，稱為全速運行，而CPU外置緩存的工作頻率一般只有CPU主頻的一半，稱為半速運行。目前L1和L2都已集成到CPU的內核。L1的容量基本不超過128KB，L2的容量差別較大，高端CPU可到2048KB，低端CPU為512KB、256KB。對于多核處理器（一塊芯片包含多個CPU核心）的二級共享緩存，容量達到4MB。CPU讀取數(shù)據(jù)時，尋找順序依次為L1→L2→

L3→主存→外存。CPU的主要性能指標6、擴展指令集CPU通過執(zhí)行指令完成運算和控制系統(tǒng)。每種CPU在設計時都規(guī)定了與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)，即能執(zhí)行的全部指令（集）的集合。因此，指令集反映了CPU功能的強弱。Intel和AMD的PC機CPU擴展指令集是指在X86指令集基礎上，為了提高處理器性能而開發(fā)的指令集。這些指令集能夠提高處理器對某些方面的處理能力，但需要有必要的軟件支持。常見的擴展指令集有Intel的MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4和AMD的3DNow!等，分別增強了CPU對多媒體信息、因特網(wǎng)數(shù)據(jù)流、視頻信息和3D數(shù)據(jù)等的處理能力。CPU的主要性能指標7、CPU的工作電壓CPU的工作電壓分為核心電壓和I/O電壓。核心電壓是驅動CPU核心電路工作的電壓，I/O電壓則是驅動CPU輸入/輸出電路的電壓。CPU的核心電壓小于或等于I/O電壓。早期通過主板跳線設定CPU電壓。Intel公司從PⅡ開始采用自適應電壓調節(jié)VID技術，目前采用智能化動態(tài)電壓調節(jié)DVA技術。CPU采用動態(tài)供電后，在封裝上就不再標明默認內核電壓值。目前，PC機的CPU核心電壓都在2V以下。CPU的主要性能指標8、CPU的功耗CPU功耗分為散熱設計功耗TDP和實際功耗。散熱設計功耗即標稱功耗，是指CPU對應系列的最終版本（具有最高性能的型號）在滿負荷（CPU利用率100%）時可能達到的最高散熱功率。實際功耗是指CPU實際運行時所消耗的功率。作為用戶關注的是CPU實際功耗，但實際功耗與實際應用聯(lián)系在一起，而且和CPU采用的節(jié)能技術密切相關，所以無法得到統(tǒng)一的結果，即使有也是典型應用的實際測試值。CPU的主要性能指標9、制造工藝制造工藝用制程衡量。制程是指CPU芯片上邏輯門電路之間連線的寬度，單位是微米或納米。目前，CPU的制程主要有90nm、65nm。CPU的主要性能指標10、封裝CPU封裝是采用特定材料將CPU芯片固化在其中的技術。封裝的作用：固定、密封、保護芯片和增強導熱性能，以及通過封裝引腳使芯片內部電路與其他部件相連接。封裝時主要考慮的因素：為提高封裝效率，芯片面積與封裝面積之比盡量接近1∶1。為減小傳輸延遲引腳盡量短，為減少相互干擾引腳間距離盡量遠?；谏嵋?，封裝越薄越好。CPU封裝形式舉例一：（a）PGA封裝（b）FC-PGA封裝（c）FC-PGA2封裝CPU封裝形式舉例二：（d）mPGA封裝（e）LGA封裝CPU封裝形式舉例三：頂視圖（f）S.E.C.C.封裝（g）S.E.C.C.2封裝CPU封裝形式舉例四：CPU的主要性能指標11、接口類型接口的作用：CPU需要通過接口與主板連接。接口類型主要有：引腳式、卡式、觸點式、針腳式等，對應到主板上就有相應的插槽（slot）或插座（socket）。注意：接口類型不同，金手指指數(shù)、插針數(shù)或觸點數(shù)，以及接點的布局、形狀等就不同，不能互相接插。目前使用的接口基本都是觸點式（LGA封裝）和針腳式（PGA封裝），如LGA775（775個觸點）、SocketAM2（940個針腳）、Socket478（478個針腳）。

返回CPU主流產(chǎn)品簡介目前，市場上主流CPU產(chǎn)品主要由Intel公司和AMD公司生產(chǎn)。同級產(chǎn)品性能相近，但AMD的價格略低。1、IntelCPU主要分為Core2（酷睿2）系列至尊版處理器（Core2Extreme）、四核處理器（Core2Quad）、雙核處理器（Core2Duo），Pentium（奔騰）系列雙核處理器（PentiumDual-Core）、至尊版處理器（PentiumE）、奔騰D處理器（PentiumD）和Celeron（賽揚）系列賽揚處理器（Celeron）、賽揚D處理器（CeleronD）。其中，Celeron系列針對低端市場；Pentium系列是中端產(chǎn)品；Core2系列中E4000、E6000系列屬低端產(chǎn)品，QX6000、7000系列，X6000、7000系列等屬高端產(chǎn)品。更詳細介紹請參閱網(wǎng)頁。2、AMDCPU主要有入門級Sempron（閃龍）系列，面向主流市場的Athlon（速龍）64系列以及高端市場的Athlon64X2（雙核）。關于AMDCPU更多內容請參閱網(wǎng)頁。龍芯2號：2003.12，中科院計算所，主頻300MHz，性能超過PII中國人自己的CPU返回CPU散熱器CPU散熱裝置能及時散發(fā)CPU工作時產(chǎn)生的大量熱量。散熱裝置按散熱機制分為：半導體制冷、水冷和風冷散熱。半導體制冷、水冷設備安裝繁瑣，成本較高，而風冷散熱成本較低、安裝便捷、最為常用。不同系列、不同型號的CPU其封裝不同，所需散熱器也不同。Intel公司生產(chǎn)的CPU風冷散熱器舉例：AMD公司生產(chǎn)的CPU風冷散熱器舉例：AMD公司生產(chǎn)的CPU風冷散熱器舉例：CPU散熱器風冷散熱器的一般組成及各部分作用：（1）底座與散熱片散熱器的底座和散熱葉片采用銅和鋁。銅比鋁熱傳導快，散熱效果好，但價格昂貴。絕大多數(shù)散熱片用鋁合金，高端CPU的散熱器底座用銅。影響散熱效果的另一主要因素是散熱片（稱為鰭（qí）片或鰓（sāi）片）的表面積。散熱片的熱經(jīng)流動的冷空氣帶走，與空氣接觸的面積越多，相應的熱交換面積越大，散熱速率越快。所以散熱片越薄越密集、表面積越大，散熱效果越好。（2）風扇風扇是風冷散熱器的最主要組成，其質量很大程度上決定散熱器的散熱效果和使用壽命。衡量風扇性能的主要指標有風扇口徑、風量、噪音、風壓大小、采用的軸承及使用壽命等。（3）扣具固定CPU散熱器的裝置。為了讓散熱器底面與CPU表面緊密接觸，以加強散熱效果，扣具需要承受的壓力必須達到一定的標準之上，且有足夠的強度應付沖擊和長期的金屬疲勞變化，保障長期穩(wěn)定的散熱效果?？劬吲e例：散熱器支架舉例：返回CPU實例介紹

Athlon64X24000+AM2參數(shù)

基本參數(shù)適用類型臺式機CPU系列型號Athlon64X2接口類型SocketAM2針腳數(shù)940針主頻（GHz）2.0技術參數(shù)封裝技術mPGA核心類型Windsor（雙核心）核心數(shù)量雙核心64位技術AMD64位前端總線1000MHz外頻200MHz倍頻10制作工藝90納米技術參數(shù)（續(xù)）一級緩存每核心64KB數(shù)據(jù)緩存+64KB指令緩存二級緩存容量1MB*2支持內存類型最高支持雙通道的DDR2800核心電壓1.30/1.35V功能參數(shù)超線程技術不支持虛擬化技術AMDVT防病毒技術EVP多媒體指令集MMX、3DNow!、SSE、SSE2、SSE3TDP功耗89W環(huán)境參數(shù)工作溫度（℃）55~70℃CPU實例介紹Core2DuoE4500參數(shù)

基本參數(shù)適用類型臺式機CPU系列型號Core2Duo接口類型Socket775針腳數(shù)775針主頻（GHz）2.2技術參數(shù)封裝技術PLGA核心類型Allendale（雙核心）核心數(shù)量雙核心64位技術Intel64（EM64T）前端總線800MHz外頻200MHz倍頻11制作工藝65納米技術參數(shù)（續(xù)）一級緩存每核心32KB數(shù)據(jù)緩存+32KB指令緩存二級緩存容量共享2MB支持內存類型視主板芯片而定核心電壓0.85~1.5V功能參數(shù)超線程技術不支持虛擬化技術