计算机组装与维护教案.doc

《计算机组装与维护》

教案

班级：
姓名：

杭锦后旗职业教育中心

第一节 计算机硬件基础

教学目的：1、了解计算机网络的发展简史
2、掌握现代计算机的分类
3、掌握计算机系统的基本组成
教学重点：计算机网的基本硬件
教学难点：计算机硬件的功能
教学方法：讲授和小组合作
教学用具：投影、多媒体计算机
授课时间：
课时计划：3课时
教学过程：
导 言：
计算机发展到今天，已不再是一种应用工具，它已经成为一种文化和潮流，并给各各行业带来了巨大的冲击和变化。同时，计算机文化也在改变着生活模式和思维模式，从来没有一种文化会像计算机文化一样得到如此一致的认同。
所为计算机是电子数字计算机的简称，是一种自动地、高速地进行数值运算和信息处理的电子设备。本章介绍计算机的特点、分类、应用以及计算机的组成，并阐述硬件和软件之间的关系。
新课内容：
计算机的发展史、计算机系统的组成和基本硬件。
一、计算机的发展
1946年2月14日世界上第一台电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生。第一台电子计算机的特点是什么？
1、第一代电子管计算机时代
第一代计算机发展时间从1946年到1957年，其主要采用电子管作为主要的逻辑元件，应用在科学计算和军事等方面。
2、第二代晶体管计算机时代
第二代计算机发展时间从1958年到1964年，其主要采用晶体管作为主要的逻辑元件。
3、第三代集成电路计算机时代
第三代计算机发展时间从1965年到1970年，用中、小集成电路晶体代替分立元件晶体管。
4、第四代大规模和超大规模集成电路计算机时代
第四代计算机发展时间从1971年直到现在，其特点为：集成程度更高，计算机更加微型化，运算速度，达到每秒上亿次。
二、现代计算机的分类
1、数字电子计算机：
（1）按设计目的分：通用和专用计算机
（2）按用途分分：科学计算和工程计算、工业控制、数据计算
（3）按大小分：巨型、小型、微型
三、计算机系统的组成
计算机系统是硬件系统和软件系统组成的。
（1） 硬件系统：
运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。
（2） 软件系统：
系统软件和应用软件
注：如何区别系统软件和应用软件，通用软件和专用软件的区别。
四、计算机的基本硬件
1、主板
2、CPU
3、内存
4、硬盘
5、显卡
6、声卡
7、网卡
8、光驱
9、机箱
10、电源
11、显示器
12、音箱
13、键盘和鼠标

作业：

小 结：

教学反思：

第二节 计算机系统概述

教学目的：1、了解计算机网络的发展简史
2、掌握计算机网络的分类
3、掌握计算机网络的组成和网络的基本要素
教学重点：计算机网络的组成和网络的基本要素
教学难点：计算机网络的组成和网络的基本要素
教学方法：讲授法
教学用具：投影、多媒体计算机
授课时间：
课时计划：3课时
教学过程：
导 言：
本节主要对计算机系统组装过程进行简要介绍，以引导读者学习本章后面的内容，希望读者看完本节后能抓住本章主要线索——计算机组装过程。
新课内容：
一、计算机组装设备
自己组装计算机的用户，在组装前要先将所装计算机系统中的硬件部分准备齐全，这些硬件系统可以分为三个大的部分。
1、主机系统
2、输入设备
3、输出设备
二、计算机系统组装步骤简介
有了装机用的组件，下面可以自已动手组装调试计算机，其大致过程是：
1、硬件系统的组装
2、CMOS设置
3、硬盘规划
4、操作系统安装
5、系统调试
以上对计算机系统安装进行了一个整体介绍，下面的几节将要对以上几个步骤进行详细介绍。希望读者认真阅读以下详细安装过程。
三、计算机硬件安装过程简介
1、准备工作
2、安装CPU和CPU散热风扇
3、跳线设置
4、安装内存条
5、连接主板电源
6、在机箱底板上固定主板
7、安装各种接口卡
8、安装软盘驱动器
9、安装硬盘驱动器
10、安装光盘驱动器
11、连接主板与机箱面板上开关、指示灯、电源开关等连线
12、连接外设
13、通电测试基本系统
四、准备工作
安装前的准备工作主要有以下几个：
1、阅读各个部件的用户使用说明书，并对照实物熟悉部件。
2、准备好安装工具。
3、释放身体静电。
五、安装CPU和CPU散热风扇
1、Socket型
⑴.在Socket插座上安装CPU
⑵.安装CPU风扇
⑶.连接CPU风扇电源线
2、Slot1型
　 ⑴.安装CPU支架
⑵.安装CPU
⑶.安装风扇电源
六、跳线设置
1、CPU电压设置
2、CPU工作频率设置
3、内存电压选择跳线设置
七、安装内存条
安装168线内存条时，内存条底部金手指上的两凹部用于安装时正确对位，两侧的凹部用于安装就位后的卡位。将168线内存条底部金手指上的两凹部对应168线内存插槽中的两凸部，对准方位后将内存条垂直向下压入插槽中，听到内存插槽两侧的弹性卡发出“咔”的声响后，内存条即安装就位。此时内存插槽两侧的弹性卡已向上直立并卡住内存条两侧的缺口。
八、连接主板电源
1、连接普通电源
2、连接ATX电源
九、在机箱底板上固定主板
在完成了CPU和内存条的安装之后，就可以把主板装入机箱了。在主板边缘和中间有一些圆孔，这些圆孔和机箱底板上的圆孔相对应，利用这些定位圆孔可将主板固定在机箱底板上。
定位金属螺柱和塑料定位卡是在机箱底板上固定主板的紧固件，定位金属螺柱和塑料定位卡，由机箱供应商与机箱配套提供。
十、安装各种接口卡
电脑主板上根据需要可安装各种接口卡，通过这些接口卡完成相应功能。如显示卡、声卡、网卡、内置Modem等等。
目前586主板采用的I/O总线插槽有ISA、PCI、AGP三类（中、低档主板一般没有AGP总线），相应的接口卡也分为ISA卡、PCI卡和AGP卡。
机箱后面板处有一个竖直条形窗口，可把接口卡尾部的金属接口挡板用螺丝固定在条形窗口顶部的螺丝孔上，通过挡板上的接口与外部设备相联。
安装ISA、PCI、AGP卡的方法大致相同，只是各自均应安装在相应的扩展槽中，以下以安装PCI显示卡为例。
十一、安装软盘驱动器
连接软盘驱动器与主板软驱接口之间的数据线是一条34线扁平电缆。数据电缆线共有5个插头，其中右端电缆较长的一端连接主板软驱接口；左边的一大一小两个插头分别用于连接5英寸软驱和3英寸软驱,但仅使用其中的一个插头。与这个插头连接的软盘驱动器的编号是“A”。中部两只插头用于连接驱动器“B”。
十二、安装硬盘驱动器
1、硬盘的主从跳线及设置
2、安装硬盘
安装方法：
⑴．设置跳线
⑵．连接硬盘数据电缆：
⑶．固定硬盘：
十三、安装光盘驱动器
1、光驱的主从跳线设置
2、安装光驱
⑴．设置跳线
⑵．连接光驱数据电缆
⑶．固定光驱：
十四、连接主板与机箱面板上开关、指示灯、电源开关等连线
1、插接主板与机箱面板的连线
2、连接普通机箱电源开关
3、安装接口连接器
十五、连接外设
1、连接显示器
⑴.连接显示器：
⑵.连接显示器电源线：
2、连接键盘
ATX规范取消了普通的AT键盘接口使用了PS/2接口，这两种键盘接口在外型和引脚功能上是不同的，因此传统的键盘不能用在ATX机上。如果要在ATX机上使用传统的AT键盘，可以通过接口转换器连接。这种转换器在电脑公司可以买到。
十六、通电测试基本系统
完成上述十二个步骤之后，你的基本系统就安装完成了。进一步检查连线无误之后，可以通电测试基本系统。连接主机电源，若一切正常，系统将进行自检并向你报告显示卡型号、CPU型号、内存数量和系统初始情况等。如果开机之后不能正常显示、死机。说明基本系统不能正常工作，不能进行下一步安装。应根据故障现象查找故障原因：
1．电源风扇不转，电源指示灯不亮，可能是电源开关未打开或电源线未接通。
2．电源指示灯亮，但是无声无显示，说明主板电源接通，自检初始化未通过。需检查各连线是否连接正确，显示卡、内存条是否接触良好。
3．电源指示灯亮、喇叭鸣声，可能出现的故障有键盘错误、显示卡错误、内存错误、主板错误等等，若有显示可根据提示处理，若无显示则主要检查内存和显示卡。
4．电源风扇一转即停，说明机内有短路现象，应立即关闭电源，拔去电源插头。可能造成的原因有：
⑴．主板电源线插接错误。
⑵．主板和机箱短路。
⑶．主板、内存质量不佳。
⑷．显示卡安装不当等等。
此类故障属严重故障，一定要小心、仔细的检查，查到故障原因并排除后方能继续通电，否则会损坏设备。
课堂作业：

小 结：

课后作业：

教学后记：

第三节 主板的结构与功能
教学目的：1、认识计算机主板
2、掌握主板的结构及功能
3、用会挑选主板
教学重点：计算机主板的组成
教学难点：计算机主板的组成
教学方法：讲授法
教学用具：投影、多媒体计算机
授课时间：
课时计划：6课时
教学过程：
导 言：
主板又叫主机板（Main Board）、系统板(System board )或母板(Mother Board)，它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一，因为主板是整个微机内部结构的基础，不管是CPU、内存、显示卡还是硬盘、键盘、声卡、网卡等均插在主板上靠主板来协调工作，主板不好，则其他一切插在它上面的部件的性能都不能充分发挥出来。
新课内容：
一、主板的作用
主板实际上就是一块电路板，上面安装了各式各样的电子零件并布满了大量电子线路。当微机工作时由输入设备输入数据，由CPU来完成大量的数据运算，再由主板负责组织输送到各个设备，最后经输出设备反映到我们的感官。这个过程看上去很简单，输入设备就是键盘、鼠标等，输出设备就是显示器、打印机之类，可是CPU的运算结果哪个先送去，哪个后送走，这些就要靠主板上的系统芯片来控制。而且主板上还不止系统芯片一个部件，由此看来，主板的地位相当重要。
二、主板的组成
主板是一块安装有各种插件和控制芯片的电路板，其电路结构和工作原理比较复杂。大致说来，主板由CPU插槽（或插座）、内存插槽、总线扩展槽、控制芯片组、外设接口、COMS和BIOS控制芯片等几个部分组成。
1、系统总线
在计算机工作的过程中，各部件之间要快速传递各种各样的信息，而这些信息是通过微型计算机中的信息高速公路——系统总线实现的。
⑴、数据总线DB（Data Bus）
数据总线用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据。数据总线的宽度等于计算机的字长。
⑵、地址总线AB（Address Bus）
地址总线用于CPU访问主存储器或外部设备时，传送相关的地址。地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力。
⑶、控制总线CB（Control Bus）
控制总线用于传送CPU对主存储器和外部设备的控制信号。
2、CPU插槽
CPU插槽是CPU在主板上的落脚之地，CPU需要通过CPU插槽与主板连接才能进行工作，CPU插槽可以分为Socket构架（针脚式）和Slot构架（插卡式）两种。
⑴、Socket构架
Socket在英文里就是插槽的意思，也称之为零插拨力（ZIF）插槽，特点是通过一个小杠杆将CPU卡紧，安装拆卸CPU都很方便。它有以下几种：
Socket 7、Super 7（Socket7+AGP+100MHz外频）、Socket 370（主要支持的CPU有Celeron、CeleronⅡ、PentiumⅢ等）、Socket A（Socket 462）、Socket 423、Socket 478、Socket 775（Socket T）
⑵、Slot构架 （242个引脚）
它是一种插卡形式的接口，主要有以下几种：
Slot1、Slot2 、Slot A ：
3、BIOS和CMOS芯片
在主板上往往有一些不太起眼，但十分重要的芯片，就是存放BIOS信息的Flash EPROM芯片。
⑴、BIOS：
BIOS是英文“Basic Input Output System”的缩略语，直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。形象地说，BIOS应该是连接软件程序与硬件设备的一座“桥梁”，负责解决硬件的即时要求。一块主板性能优越与否，很大程度上就取决于BIOS程序的管理功能是否合理、先进。
⑵、CMOS与BIOS关系
不少人容易混淆BIOS与CMOS，这里就讲讲CMOS及其与BIOS的关系。
CMOS是“Complementary Metal Oxide Semiconductor”的缩写，翻译出来的本意是互补金属氧化物半导体存储器，指一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。但在这里CMOS的准确含义是指目前绝大多数计算机中都使用的一种用电池供电的可读写的RAM芯片。
⑶、BIOS的功能
A.开机引导；B.上电自检(POST)；C.I/O设备驱动程序；D.分配中断值；E.装入系统自举程序
4、后备电池
主板上有一个个亮晶晶的电池，只有钮扣大小。可别小看了这个东西，这可是主板的不间断电源啊，离开了它你的PC工作起来一定不正常。计算机的内部时钟不会因为断电而停止，系统CMOS中的硬件配置信息也不会因为断电而丢失，这一切的功劳都应该记在这颗小电池身上。
5、CACHE
Cache 叫做高速缓冲存储器。在早期486主板上，Cache大多是以独立芯片形式集成在主板上，一般是28个引脚的芯片共有4-8个，在486以后Cache是集成到CPU中的，叫L1即一级缓存（Internal Cache）和L2即二级缓存(External Cache)，现在的大多数主板上已经有了三级缓存，集成在北桥芯片中。
6、内存插槽
内存插槽是指主板上所采用的内存插槽类型和数量。主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽来决定的。目前主要应用于主板上的内存插槽有：SIMM、DIMM、DDR和RIMM四种。
⑴、SIMM（Single Inline Memory Module，单列直插式存储器模式）
SIMM插槽是早期AT型主板上常见的内存插槽，主板的内存条里只有一则提供引角用来传输数据。SIMM可分为30Pin的16位内存插槽和72Pin的32位内存插槽（Pin为线）。
⑵、DIMM（Dual-Inline-Menory-Modules，双重在线存储器模式）
内存条通过金手指与主板连接，内存条正反两面都带有金手指。金手指可以在两面提供不同的信号，也可以提供相同的信号。在内存发展进入SDRAM时代后，SIMM逐渐被DIMM技术取代。
DIMM内存为168Pin（金手指每面为84Pin）的64位内存插槽支持PC100和PC133，DIMM上有两个卡口，用来避免因错误插入而导致内存条烧毁；笔记本所用的DIMM为144Pin。
⑶、RIMM
RIMM是Rambus公司生产的RDRAM内存所采用的接口类型，RIMM内存插槽的外型尺寸与DIMM差不多，金手指同样也是双面的。RIMM有184 Pin的针脚（金手指每面为92Pin），在金手指的中间部分有两个靠的很近的卡口。
⑷、DDR（Dual Data Rate SDRSM，双倍速率同步动态随机存储器）
DDR内存插槽是最新的内存标准之一，DDR内存能够一个时钟周期内传输两次次数据，即在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。
7、总线
总线是指CPU与外部设备之间进行数据交换的通道。如果把主板上流动的信息，包括数据和指令比喻做血液的话，那么总线就相当于一个人的血管，它的粗细决定着主板上的信息在单位时间内通过的流量，即信息传递的速率。
从PC诞生到今天已经出现了三代总线标准，它们分别是：这是第一代总ISA总线；第二代总线为现在使用广泛的PCI总线；第三代为近年来刚兴起显示卡专用总线PCIe。
⑴、ISA
ISA（Industry Standard architecture,标准工业结构总线），它是早期的IBM公司在PC机中最早推出的一种总线标准。在早期的AT型主板上常见，为黑色，具有24位地址线，8位或16位的数据线，时钟频率为8.33MHz，传输率为16.67MB/S。（注：最大数据传输率=（时钟频率×数据线的宽度）÷8B/S）。
⑵、EISA
EISA（Enhanced Industry Standard Architecture,扩展标准工业结构总线）在早期AT型主板上最长的总线，为前黑后棕。具有32位地址总线和数据总线，时钟频率为8.33MHz，最大传输率为33MB/S，是专门为486计算机所设计。
⑶、PCI
PCI总线使用最广泛的一种总线形式，为白色，具有32位地址总线和数据总线，最高为64位，时钟频率为33MHz，最大传输率为133MB/S。PCI总线和CPU直接相连即外部设备可以直接和CPU进行数据交换。支持即插即用功能。
⑷、AMR、CNR、NCR
AMR：即声音/调制解调器接口，是Intel公司发展的一种扩展槽标准，用于声卡或调制解调器；
CNR：即网络通信接口，是Inter公司开发的开放式工业规范，支持声音、Modem和网络接口，用来代替AMR，比AMR略长，但与AMR卡不兼容；
NCR：即网络通信接口，是VIA和AMD等几个厂商推出的总线形式与AMR卡兼容。
8、I/O接口
计算机I/O接口是用来连接各种输入输出设备，即外部设备与主板之间进行数据交换的通道。它包括串口、并口、IDE接口、键盘接口等，它们都可以标准化。在计算机系统中采用标准接口技术，其目的是为了便于模块结构设计，可以得到更多厂商的广泛支持，便于"生产"与之兼容的外部设备和软件。不同类型的外设需要不同的接口，不同的接口是不通用的。
⑴、AGP
AGP总线只能安装AGP显示卡，它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅度提高了计算机对3D图形的处理速度，AGP扩展槽为棕色，其时钟频率为66MHz，传输率为256MB/S。目前的AGP工作模式有：AGP1X、AGP2X、AGP4X和AGP8X四种，其对应的数据传输率为266MB/S、532MB/S、1064MB/S和2GB/S。其中AGP4X的插槽和金手指与AGP1X、AGP2X都不一样。支持AGP4X的插槽中没有了原先的隔断，但金手指部分的缺口却多了一个。
⑵、IDE接口
在主板上IDE接口一般标有PRIMARY IDE 、SECONDARY 或IDE1 、IDE2。
⑶、软盘接口
主板上的软驱插座一般为一个34针双排针插座，标有FLOPPY、FDC或FDD。
⑷、SCSI接口
SCSI接口的原义是小型计算机系统接口。
⑸、串行接口
在早期的主板上串行接口为两个10针双排针式插座标有COM1和COM2。5
⑹、并行接口
在早期的主板为一个26针双排针式插座标有LPT或PRN。
⑺、PS/2
在586以后的主板上都做有PS/2接口以备扩充使用。现在所采用的PS/2接口是用来连接小口鼠标或小口键盘。
⑻、USB接口
USB意思是“通用串行线”这是一种新的接口标准，是电脑系统连接外围设备（如键盘、鼠标、打印机）的输入/输出接口标准。现在的ATX主板一般集成了两个--六个USB口或更多。
USB有如下主要特点：①.外设的安装十分简单；②.对一般外设有足够的带宽和连接距离；③.支持多设备连接；④.提供内置电源。
⑼、IEEE 1394接口
1394卡的全称是IEEE1394 Interface Card，Sony等视频设备厂商称它为iLink, 而创造了这一接口技术的Apple（公司名）称之为Firewire，火线。
9、跳线插针
跳线是在主板上可以进行各种硬件设置的设备，通过这些设置可以规定主板安装什么型号和规格的硬件。现在的主机板上，需要跳线的地方越来越少了，但是多多少少都有几个地方需要用到跳线。
10、机箱面板指示灯及控制按键插针
1、POWER LED 电源指示灯 2、SPEAKER 铃（扬声器）
3、HDD LED 硬盘指示灯 4、TURBO LED 跳频指示灯
5、TURBO SW 跳频控制按键插针 6、RESET SW Reset控制按键插针
7、POWER SW 电源控制按键插针 8、KEYLOCK 键盘锁
11、逻辑控制芯片组
芯片组是衡量主板不可缺少的指标。目前世界上能够生产PC机主板芯片组的厂商也只有4家公司，分别是INTEL、VIA（威盛）、ALI（扬智）、SIS（矽统）。除了INTEL一家是老外，其余的都是我国台湾的厂商，作为中国人我们的确应该感到骄傲。
1、北桥芯片组：
特征：离CPU较近并较大，和CPU密切通信，管理L2高速缓存。一般配有散热片或风扇；对CPU支持：决定着主板能安装何种档次的CPU及其频率，并决定是否支持AGP高速图型接口；对内存支持：决定了所使用的内存类型、最大容量及ECC数据纠错等。
2、南桥芯片组：
特征：离CPU较远；提供标准的I/O芯片，用于管理计算机中各个设备的接口及总线、控制键盘控制器、时钟、电源管理等。
三、主板的分类
1、按主板上的CPU分类
按主板上能所使用CPU的型号可分为386、486、P2、P3、P4、赛扬、K5、K6等主板。
2、按主板上的CPU插槽
按主板上CPU的插槽形式可分为插座式和插槽式两种。
3、按主板的基本功能：
⑴、PNP主板，即插即用主板
⑵、节能主板
⑶、无跳线主板
⑷、智能主板
4、按主板的结构分类
⑴、AT主板：
13英寸×12英寸，主板上内存被安在一个狭小而又不通风的角落，影响了内存的安装和升级散热。
⑵、BABY AT 主板：
13.5英寸×8.5英寸，比AT主板长，但有些不负重荷一方面取消了主板上使用较少的零部件以压缩空间，另一方面将BABY AT 主板适当加宽，以增加使用面积。
⑶、ATX 主板：
ATX型主板比AT型主板的结构上有很大的区别。其优有主要有以下几点：
⑴.主板的长边紧贴机箱后部，使更多的外设接口可以集成到主板上；
⑵.优化了内存及CPU的位置有利于安装和散热；
⑶.标准的主板上有两个串行输出口、一个PS/2鼠标口、一个PS/2键盘口和一个并行输出口，有些主板还固化了声卡及游戏接口；
⑷.优化了软硬盘接口位置；
⑸.对主板上的元件高度作了规定，且增强了电源管理。
5、一体化主板
优点：减少了因接触不良而造成的故障整体设计合理
缺点：不利于升级，一个部件的损坏会造成整个主板的损坏
6、按逻辑控制芯片分类
⑴.INTER ：LX、BX、I810、I815EP、I845、I850、I865、I915
⑵.非 INTER： APOLLO 、SIS、ALI、OPTI
四、主板的选购
1、制造工艺
⑴、看主板做工是否精细；
电路板（PCB）的层数是否为多层，焊点是否整齐标准，走线是否简洁清晰。
⑵、看主板元件，如电熔电阻等；
⑶、看设计结构布局是否合理，是否有利于其它配件的散热；
⑷、看主板是否通过相应的安全标准认证；
⑸、看主板包装和相关配件。
各种连线、驱动盘、保修卡、合格证等等是否齐全。
2、品牌
华硕（ASUS）、微星、INTEL、精英（ECS）、技嘉（Gige-Byte） 联想（QDI）
3、升级和扩充
一般说来，买主板时都要考虑电脑和主板将来升级扩展的能力，比如扩充内存和增加扩展卡、升级CPU等方面的能力。主板插槽越多，扩展能力就越好，价格也更贵。
4、稳定性和可靠性
由于不同生产厂商其设计水平、制做工艺、元器件等的差距。因此很难精确测定。但可通过以下几方面来考虑。
⑴、负荷测试：指在主板上尽可能多地加入外部设备，如内存等
⑵、烧机测试：指长时间运行时是否能稳定运行，而不出现停顿或死机现象
⑶、物理环境测试：改变环境情况，如温度、湿度、震动等
5、售后服务
课堂作业：

小 结：

课后作业：

教学后记：

第三章 CPU

CPU（Central Processing Unit）中文名称为中央处理器或中央处理单元，它是计算机系统的核心部件。CPU的性能高低直接影响着整台微机的性能，它负责微机系统中数值运算、逻辑判断、控制分析等核心工作。如果电脑中没有了CPU，就像人没有了大脑一样。计算机的一切工作都在此完成，人们常以它来判定计算机的档次。
CPU的内部结构可分为控制单元、运算单元和存储单元3大部分，其工作原理就像一个工厂对产品加工过程：进入工厂的原料（数据），经过物资管理部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（运算单元），生产出成品（处理后的结果）后，再存储在仓库（存储单元）中，等着拿到市场上去交易（交由应用程序使用）。

第一节 CPU的技术指标和参数

1、主频
CPU的主频也称为内频，是指CPU内部的工作频率或时钟频率，单位为MHz（兆赫兹）或GHZ（吉赫兹）。表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。主频的高低直接影响CPU的运算速度，一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，当然CPU的速度也就越快了。CPU的主频通常和其型号标注在一起的，如Pentium Ⅱ/450指其主频为450MHz，Pentium 4/1.70GHZ其主频为1.7GHZ，由于各种CPU的内部结构不尽相同，所以并非时钟频率相同性能就一样。如PⅡ800和PⅢ800。
2、外频
CPU外部工作频率称为外频，是指CPU与外部设备（内存或主板芯片组）之间的数据交换速度。外频速度高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。
3、倍频
是CPU的内部频率与整个系统的频率（外频）之间的倍数。从486DX2开始，CPU的主频与外频就不一致了，而想让CPU更好的工作就要将整个系统的频率（外频）与CPU的内部频率以一定的倍数工作，即主频=外频×倍频。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大，常会出现“瓶颈”即CPU等外频送来数据，浪费CPU的计算机能力，早期的倍频一般为5—8倍，而现在P4机多为8—17倍，通过这样的设置CPU的性能能够得到比较充分的发挥。
4、地址总线宽度
地址总线宽度决定了CPU可以直接寻址的内存空间大小，位数越大，则可以直接寻址空间就越大。例如，32位地址总线，可直接寻址4GB的内存空间。地址总线宽度也已由最初的8位发展到现在的64位。
5、数据总线宽度
数据总线宽度是CPU内部可以同时传输的数据位数，即一次性可传输数据的位数。位数越多，速度当然就越快，则CPU性能就越好。数据总线宽度已由最初的8位发展到了目前的64位。
6、L1 Cache：
即一级缓存，可达128KB，可提高系统性能的20%，现分为数据缓存和指令缓存两部份。
7、L2 Cache：
即二级缓存，可达1MB，目的是为了弥补L1 Cache容量不足的问题。
8、生产工艺：
早期的CPU大多采用0.5µm的制作工艺，后来随着CPU频率的提高，0.25µm制作工艺被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0.18µm制作工艺的PentiumⅢ处理器，即Coppermine（铜矿）处理器。更精细的工艺使得原有的晶体管电路更大限度地缩小了，能耗越来越底，CPU也就更省电。
9、工作电压：
CPU正常工作所需的电压，早期的CPU（286、386、486）由于制作工艺落后，因此工作电压较大，一般为5V（奔腾是3.5V、3V、2.8V等）左右，导致CPU的发热量过大，电子迁移现象缩短了CPU的使用寿命。现在随着CPU制作工艺的提高，工作电压一般在1.5V—2.0V之间，使CPU发热量问题得到很好的解决。
10、插槽类型：
分为两大类：一类是针脚式Socket构架，一类为插卡式Slot构架。Socket为ZIF（零插拔力）插座，常用Socket7、Socket370、Socket423、478。Slot常用的有Slot1、 Slot2、SlotA三种。
11、协处理器：
也称为数字协处理器NPU，主要用于浮点运算，因此286、386、8088等微机CPU的浮点运算性能都相当落后，自从486以后，CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算，含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些需要进行复杂计算的软件系统，如Auto CAD就需要协处理器支持。
12、动态处理：
动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术，动态处理不是简单执行一串指令，而是通过操作数据来提高处理器的工作效率。主要包括：
⑴ 多路分流预测：通过几个分支对程序流向进行预测提高运行的速度（预测精确度可达90%以上）；当采用多路分流预测算法后，处理器便可以参与指令流向的跳转。这是因为处理器在取指令时，还会在程序中寻找未来要执行的指令，该项技术可以加速向处理器传送任务。
⑵ 数据流量分析：抛开原程序的顺序，分析并重排指令，优化执行顺序。处理器读取经过解码的软件指令，判断该指令能否处理或是否需与其他它令一道处理。然后处理器再决定如何优化执行顺序以便高效地处理和执行指令。
⑶ 猜测执行：通过提前判断、读取并执行有可能需要的程序指令的方式来提高执行的速度。当处理器执行指令时（每条5次），采用的是“猜测执行”的方法。这样可使PentiumⅡ及以上的处理器超级处理能力得到充分的发挥，从而提升软件性能。被处理的软件指令是建立在猜测分支的基础之上，因此结果也就作为“预测结果”保留起来。一旦其最终状态能被确定，指令便可返回到其正常顺序。

第二节 指令特殊的扩展技术

1、MMX
MMX（Multi Media eXtnsion,多媒体扩展指令集）是Intel公司于1996年推出的一项多媒体增强技术，共有57条多媒体指令。MMX指令集侧重于整数运算，
2、3DNow！
3DNow！（机器码的扩展指令集）是AMD公司推出的一项CPU增强技术，共有21条指令。被广泛用于AMD的K6-2、K6-3和Athlon（K7）处理器上。3DNow！指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维方面，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。（注：每个周期可执行四个浮点运算）
3、SSE
SSE（Streaming SIMD Extensions,单指令多数据流扩展指令集）是Intel公司在PⅢ中率先推出的。共有70条指令，其中有50条用来提高3D图形运算效率，12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存数据传输指令。SSE指令与3DNow！指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow！的功能。

第三节 CPU的发展

一、Inter公司的CPU
1、4004
1971年11月，英特尔公司推出世界上第一个微处理器——英特尔4004芯片。这是一个具有4比特总线配置、108千赫的芯片，做在一个3毫米×4毫米的掩模上，有2250个晶体管，每秒运算量高达6万次，售价为200美元的芯片，在电脑业掀起了滔天巨浪。此后，Intel更是一发而不可收，1985年推出386处理器系列，1988年486问世，1993年推出功能更为强大的Pentium芯片，此后，Intel以10倍速的速度奔腾向前，使计算机奔向世界各地。
Intel4004催生了个人电脑，成为大型机与小型机的终结者，成就了COMPAQ与DELL，促进了信息产业的繁荣与发展。Intel4004的横空出世引发计算机业第二次工业革命。
2、8080
1972年Intel公司推出8 位8008，所图3-4所示。但速度慢，功能不足。1974年推出8080，时钟2MHz控制64KB内存。
3、8086
1978年Intel 公司推出，16位8086（又称为80186）最大控制内存为10时钟4077MHz，使用了X88指令集。所图3-5所示
4、80286：
1982年推出，集成125万个晶体管，时钟6MHz-25MHz，具有16位的数据和地址总线的Intel80286。
5、80386
1985年推出，具有32位的数据和地址总线，采用2微米，最大控制内存为4096K，主频16M-40MHz的Intel80386。可分为80386SX和80386DX。80386SX为准32位即内部为32位外部为16位，80386DX为真32位即内、外总线全为32位。

6、80486
1989年集成120万，采用1微米制做工艺，内部集成8K的Cache和能进行浮点运算的NPU，并且CPU芯片与主板分开，是32位的地址和数据总线，分为80486SX和80486DX。486SX的工作频率为16/20/25/33，无NPU，486DX的工作频率为25/33/50，存在NPU。
7、Pentium/586
1993年3月Intel公司推出Pentium CPU 为第一代奔腾产品，采用0.8微米的制造工艺，核心为5V的电压，属于64位处理器，其主频为60/66MHz，集成310万晶体，具有2条通道。随后又相应推出Pentium PRO（高能奔腾）和Pentium MMX（多能奔腾）两款产品。
注：相同产品有AMD的K5、K6和Cyrix的6X86、6X86MX。
8、PentiumⅡ
1997年5月，第一块PⅡ问世，同时PⅡ有众多的分支和系列产品。
⑴.第一代PⅡ：运行在66MHz总线上，主频为233、266、300、333四款，生产工艺为0.35微米，内含750万个晶体管，集成了32KB的L1（分为16KB指令缓存和16KB的数据缓存）和256KB的L2，包含57条MMX指令，采用Slot1构架击跨对手。
⑵.第二代PⅡ，1998年生产，采用0.25微米的生产工艺，880万个晶体管。同时推出高端工作站和服务器的PⅡXeon（至强）处理器，主频为400MHz，外频为100MHz。

9、Celeron（赛扬）
1998年推出低端市场的Celeron处理器，是PⅡ的简化版，早期内部无L2，但在Celeron300A以后加入了L2，并开始采用0.25微米工艺，此后相断推出CeleronⅡ、CeleronⅢ和Celeron4。
10、PⅢ/PⅣ
1999年推出第一款PⅢ采用Slot构架，外频为100/133MHz，0.25微米工艺，主频在450-600MHz之间，支持SSE指令集。随后推P4，时钟频率为1.4G-1.5G,0.18微米的生产工艺，1.7V电压，外部频率为400MHz。
二、AMD公司的新款CPU
1．Athlon(K7)
Athlon(阿斯龙)又叫K7，如图3–12所示。此款产品相对于AMD以前的产品可算是革命性的进步，它不是直接拷贝Intel的架构，而是创造了一种属于自己的PC平台。
图3-12 AMD Athlon 64
做为CPU业界中的亚军－AMD，可谓无人不知，无人不晓。AMD，这家以高尖端技术设计和制造大规模集成电路的厂商，创业来一直致力发展和推动着计算机事业的行进脚步。在近三十年的与INTEL的抗争中，AMD稳扎稳打，不断地革新技术，以自己的实力验证着AMD的业绩，正是因为AMD，才打碎了INTEL垄断CPU世界的梦想，也是因为AMD，才有了像K6－2一样性价比优异的产品面世。从早期跟随INTEL后尘生产486