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第一章 计算机基础知识,1,2,在掌握计算机的组装与维护技能之前，应首先了解计算机的基础知识，例如计算机的外观、硬件结构和软件分类等，本章作为全书的开端，将重点介绍计算机的基础知识。学习目标 通过对本章内容的学习，学生应该能够认识计算机的主要硬件外观，熟悉计算机的软件分类，掌握衡量计算机的主要性能指标。,3,1,4,计算机的发展,目前计算机已经跟我们的生活密不可分了，上网购物、银行转账、网络通信等都有计算机来控制，如果哪一天没有计算机，我们的生活真是不敢想象。计算机从开始到现在已有70多年的发展，可以说发展是相当的迅猛，让我们来看看计算机的发展简史吧。,1,计算机的发展,1.第一代计算机（1946-1957年）：电子管计算机 世界上第一台电子计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生，是美国人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert）发明的，主要是有大量的电子管组成，主要用于科学计算。其主要特点有： 它以电子管作为元器件，体积庞大、耗电量大、易发热，因而工作的时间不能太长。,5,1,计算机的发展,使用机器语言，没有系统软件。 采用磁鼓、小磁芯作为储存器，存储空间有限。 输入/输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片。 主要用于科学计算，当时美国国防部用它来进行弹道计算。,6,1,计算机的发展,2.第二代计算机（1958-1964年）：晶体管计算机 第二代计算机采用的主要元件是晶体管，称为晶体管计算机。其运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍，体积为原来的几十分之一。在软件方面开始使用计算机算法语言，程序语言也出现了Fortran、Cobol计算机高级语言，采用了监控程序，这是操作系统的雏形。这一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。其主要特点有： 体积小，可靠性增强，寿命延长。 运算速度快，容量提高。 提高了操作系统适应性。 应用领域扩大。,7,1,计算机的发展,3.第三代计算机（1965-1970年）：中小规模集成电路计算机 集成电路可在几平方毫米的单晶硅片上集成十几个甚至上百个电子元件，计算机开始采用中小规模的集成电路元件。这一代比上一代更小、耗电更少、功能更强、寿命更长、领域扩大，性能比上一代有很大提高。其主要特点有： 体积更小，寿命更长。 运行计算速度更快。 有类似操作系统和应用程序，高级语言进一步发展。 应用范围扩大到企业管理和辅助设计等领域。,8,1,计算机的发展,4.第四代计算机（1971年至今）：大规模集成电路计算机 这时期的计算机的体积、重量、功耗进一步减少，运算速度、存储容量、可靠性都有很大提高。其主要特点有： 采用了大规模和超大规模集成电路逻辑元件，体积与第三代相比进一步缩小，可靠性更高，寿命更长。 运算速度加快，每秒可达集千万次到几十亿次。,9,1,10,计算机的发展,系统软件和应用软件获得了巨大的发展，软件配置丰富，程序设计部分自动化。 计算机网络技术、多媒体技术、分布式处理技术有了很大的发展，微型计算机大量进入家庭，产品更新速度加快。 计算机在办公自动化、数据库管理、图像处理、语言设别和专家系统等各个领域得到应用，电子商务已开始进入家庭，出现个人电脑（PC），计算机的发展进入到了一个新的历史时期。,1,计算机的发展,5.新一代计算机 下一代计算机可能是超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机、量子计算机和神经网络计算机等，体积更小，运算速度更快，更加智能化，耗电量更小。,11,1,计算机的硬件组成,人们通常所说的计算机指的是微型计算机。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成的。计算机的硬件是指组成计算机的看得见、摸得着的实际物理设备，包括计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种部件和设备。这些部件和设备按照计算机系统结构的要求构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。硬件系统是计算机实现各种功能的物理基础，计算机进行信息交换、处理和存储等操作都是在软件的控制下，通过硬件实现的。没有了硬件，软件就失去了发挥其作用的“舞台”。要掌握计算机的组装与维护技术，首先要掌握计算机各个组成部件的外观和功能，一个完整的计算机的硬件结构由主要内部设备和主要外部设备组成。,12,2,计算机的主要内部设备,计算机的主要内部设备主要有主机组成。主机是计算机的主体，同时也是整个计算机的中心，包括机箱、主板、CPU、内存、硬盘、显卡、光驱、声卡、网卡、电源、CPU风扇、数据线等。下面依次介绍主要部件。1.主板 主板也称为主机板、系统板或母板，它是一块多层印刷电路板。主板上装有CPU、内存、一些专用辅助电路芯片、输入输出扩展槽、键盘接口以及一些外部设备的接口和控制开关等。主板是微机系统中最重要的部件之一，主板的外观如图1-1所示：,13,2.1,图1-1 主板,计算机的主要内部设备,2.CPU CPU的中文名称是中央处理器，它作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。计算机绝大部分的数据是由CPU进行处理的，因此它在一定程度上决定着计算机的性能。CPU的外观如图1-2所示：,14,2.1,图1-2 CPU,计算机的主要内部设备,3.内存 内存是计算机中重要的部件之一，它是外存与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存的外观如图1-3所示：,15,2.1,图1-3 内存条,计算机的主要内部设备,4.硬盘 硬盘是计算机中最重要的外部存储设备。计算机需要正常运行所需的大部分软件都存储在硬盘上，因为硬盘存储的容量较大，区别于内存、光盘，硬盘是电脑上使用坚硬的旋转盘片为基础的存储设备。硬盘的外观如图1-4所示：,16,2.1,图1-4 硬盘,计算机的主要内部设备,5.显卡 显卡是计算机中一个很重要的组成部分，承担输出显示图形的任务，对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说，显卡很重要。显卡的外观如图1-5所示：,17,2.1,图1-5 显卡,计算机的主要内部设备,6.机箱和电源 机箱由金属体和塑料面板组成，分卧式和立式两种，在具体细节结构上稍有差异。上述所有系统装置的部件均安装在机箱内部。面板上一般配有各种工作状态指示灯和控制开关，机箱后面预留有电源插口、连接显示器、打印机和串行口通信的插口以及USB接口等。 电源安装在一个金属壳体内的独立部件，它的作用是为系统装置的各种部件提供工作所需的电源。显示器和打印机本身有自己独立的电源系统，不需要主机电源供电。,18,2.1,计算机的主要外部设备,计算机的外部设备是指主机以外的硬件设备，也称为输入输出设备或者外部设备。输入设备主要完成输入程序、数据、操作命令、各种图形、图像、声音等信息。输出设备输出计算机的处理结果或者操作提示，可以是数据、文字、表格、图形、图像或语言。输入设备主要有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头、手写板、麦克风等，输出设备主要有显示器、打印机、绘图仪、音箱等。外部设备向多样化、智能化、功能复合化、高可靠性的方向发展。其中液晶显示器的外观如图1-6所示：,19,2.2,图1-6 液晶显示屏,计算机的软件分类,计算机的软件由程序和有关的文档组成，其中程序是指令序列的符号表示，文档则是软件开发过程中建立的技术资料。程序是软件的主体，一般保存在存储介质中（如硬盘或光盘），以便在计算机中使用。文档对于使用和维护软件非常重要，随软件产品一起发布的文档主要是使用手册，其中包含了软件产品的功能介绍、运行环境要求、安装方法、操作说明和错误信息说明等。计算机软件按用途分可以分为操作系统软件和应用软件两类。,20,3,计算机的软件分类,1.操作系统软件 操作系统是一款管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是一款庞大的管理控制程序，大致包括5方面的管理功能：进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。操作系统是管理计算机全部硬件资源、软件资源、数据资源、控制程序运行并为用户提供操作界面的系统软件的集合。目前，操作系统的主要类型包括微软的Windows、苹果的Mac OS以及UNIX、Linux等。,21,3,计算机的软件分类,2.语言处理软件 人们用计算机解决问题时，必须用某种“语言”来和计算机进行交流。具体地说，就是利用某种计算机语言来编制程序，然后再让计算机来执行所编写的程序，从而让计算机完成特定的任务。目前主要有3种程序设计语言，分别是机器语言、汇编语言和高级语言。 高级语言软件开发者常用的语言，它的发展非常快，常见的有C、C+、C#、Java等。,22,3,计算机的软件分类,3.驱动程序 英文名为“Device Driver”，全称为“设备驱动程序”是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以说相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。 因此，驱动程序被誉为“硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。,23,3,计算机的软件分类,4.系统服务程序 系统服务程序是指一些运行在后台的操作系统应用程序，它们通常会随着操作系统的启动而自动运行，以便在需要的时候提供系统服务支持。系统服务一般在后台运行。与用户运行的程序相比，服务不会出现程序窗口或对话框，只有在任务管理器中才能观察到它们。 系统服务程序包括监控程序、检测程序、连接编译程序、连接装配程序、调试程序等。系统服务程序和普通的后台应用程序非常相似（例如病毒防火墙），其中最主要的区别是系统服务程序随操作系统一起安装并作为系统的一部分提供单机或网络服务。,24,3,计算机的软件分类,5.应用程序 所谓应用程序，是指除了系统软件以外的所有软件，它是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编写的计算机程序。由于计算机已渗透到了各个领域，因此，应用软件也是多种多样的。目前，常见的应用软件包括各种用于科学计算的程序包、各种字处理软件、信息管理软件、计算机辅助设计教学软件、实时控制软件和各种图形软件等。,25,3,计算机的主要性能指标,1.字长 字长是计算机内部一次可以处理二进制数据的位数，如CPU字长为32位或64位。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高，在完成同样精度运算时，计算机一次处理数据的能力就越高。然而，字长越长，计算机所付出的硬件代价也相应增加。2.运算速度 运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令秒”（MIPS）来描述,运算速度越快性能越高。,26,4,计算机的主要性能指标,3.存储器容量 存储容量，统指内存、外存和缓存的大小，存储器均以Byte（字节）位单位。存储容量反映了存储器存储数据的能力。存储容量越大可存储的信息就越多。目前家用计算机的内存一般在4G或者8G，如果要用于视频的制作等，就可以考虑更大的内存。4.显存 显存的性能由两个因素决定，一是容量，二是带宽。容量很好理解，它的大小决定了能缓存多少数据。而带宽方面，可理解为显存与核心交换数据的通道，带宽越大，数据交换越快。所以容量和带宽是衡量显存性能的关键因素。,27,4,计算机的主要性能指标,5.外设的配置与扩展能力 要求计算机配接外设种类齐全，配接方便灵活，而且扩展能力强。势必要求计算机主板上硬件接口功能齐全，软件驱动程序功能要强。6.可靠性 计算机的可靠性是一个综合指标，由多项指标来综合衡量的。但一般常用的平均无故障时间和平均故障修复时间来衡量。平均无故障时间是指在相当长的运作时间内，用机器的工作时间除以运行时间内的故障次数得到的结果。无故障工作时间越长，系统就越可靠。 在衡量一台计算机性能差异时，通常还要研究计算机主板的构成，包括微处理器、芯片组、多核处理器的结构等，特别是多核处理器以及芯片组的不断发展与普及应用，对计算机性能指标的提升与改善起到了关键性的作用。,28,4,习题,1.计算机的发展阶段。2.计算机的主要内部设备有哪些？3.计算机的主要外部设备有哪些？4.计算机的软件分类。5.计算机的主要性能指标有哪些？6.拆开一台主机，了解机箱内部的结构和组成部件。7.观察机箱内部各部件的连接方法。,29,第二章 主板,30,31,主板,主板是计算机系统中最大的一块电路板，它的英文名字叫做“mainboard”，它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板是整个计算机的中枢，所有部件都通过它与CPU连接在一起，进行通信，然后由CPU发出操作指令，执行相应的操作，有时候人们把主板比喻成连接CPU、存储器、输入/输出设备的纽带，主板就好比航空母舰的甲板一样。主板是计算机的主体所在，有了主板才能使计算机各组件间有联系，同时，CPU才可以发号施令，各种设备才能彼此沟通。主板使各种周边设备能够和计算机紧密地连接在一起，形成一个有机整体。计算在正常运行时对系统内存、存储设备和其他I/O设备的操控都必须通过主板来完成，因此计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。,32,学习目标 通过对本章内容的学习，学生应该能够熟悉主板的基本结构，能够选购适用于不同用户的主板，并能安装到主机箱中，还能够对计算机使用过程中出现的与主板相关的问题进行处理。,33,主板的分类,主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板采用了开放式结构。主板上大都有615个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡（适配器）插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。常见的主板分类方式有如下几种。,34,1,按照主板结构划分,所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循，以保证主板在安装时的兼容性和互换性。主板结构分为AT、ATX、MicroATX、BTX、E-ATX、NLX、ITX等。1.AT主板 AT规格是一种主板规格，在1984年由IBM制定，常见于80年代至90年代。标准的AT主板长12英寸，宽11至13英寸（305毫米279330毫米）目前此类主板已经被淘汰。,35,1.1,按照主板结构划分,2.ATX主板 ATX结构是Intel公司于1995年7月提出的,ATX结构属于一种全新的结构设计。ATX主板尺寸为30.5cm24.4cm，这一标准得到了世界主要主板厂商的支持，目前已经成为最广泛的工业标准。ATX主板采用7个I/O插槽，CPU与I/O插槽、内存插槽位置更加合理，优化了软硬盘驱动器接口位置，提高了主板的兼容性与可扩充性，采用了增强的电源管理，真正实现计算机的软件开、关机和绿色节能功能。ATX主板的外观结构如图2-1所示。,36,1.1,图2-1 ATX主板结构,按照主板结构划分,3.BTX主板 BTX是英特尔2004年提出的新型主板架构Balanced Technology Extended的简称，是ATX结构的替代者。革命性的改变是新的BTX规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。标准BTX主板的尺寸为32.51cm26.67cm，比ATX主板略大些。BTX主板支持窄板设计，系统结构更加紧凑，针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计，具有安装简便、散热效率高等特点。,37,1.1,按照主板结构划分,4.MicroATX主板 MicroATX主板俗称“小板”，是ATX主板的“精简版”，其尺寸为24.4cm24.4cm，Micro ATX主板把扩展插槽减少为34只，DIMM插槽为23个，从横向减小了主板宽度，比ATX标准主板结构更为紧凑。按照Micro ATX标准，板上还应该集成图形和音频处理功能。在很多品牌机主板使用了MicroATX标准，在DIY市场上也常能见到MicroATX主板。,38,1.1,按照主板结构划分,5.ITX主板 ITX是MiniITX的简称，该主板是威盛电子主推的主板规格。MiniITX主板能用于MicroATX或ATX机箱，尺寸为17.02cm17.02cm，刚刚好能包括四颗固定螺丝和一条扩充插槽。由于扩充性不大，MiniITX主要用于嵌入式系统。ITX主板相对于普通的ATX和MicroATX主板要小巧的多，而且功能也相当齐全，集成CPU的ITX主板可以大大降低平台的组建成本。,39,1.1,按照主板结构划分,6.E-ATX主板 E-ATX主板是Extended ATX的缩写，主要用于高性能PC整机、入门式工作站等领域。它通常用于双处理器和标准ATX主板上无法胜任的服务器上，标准尺寸为30.5cm33cm。E-ATX主板上半部份的固定螺丝位和ATX相同，多用于高性能PC整机和工作站中。相对于标准ATX更宽，容易针对8内存插槽布线。因此8内存插槽是E-ATX主板的特征标志，选购的时候可以用这个特征辅助分辨。E-ATX主板的外观结构如图2-2所示。,40,1.1,图2-2 E-ATX主板结构,按照主板结构划分,7.NLX主板 NLX结构（新型小尺寸扩展结构）是进口品牌机经常使用的主板，它在将各串、并等接口直接安装在主板上后，专门用一块电路板将扩展槽设置在上面，然后再将这块插入主板上预留的一个安装接口槽，这样可以将机箱尺寸做的比较小。,41,1.1,按其他方式划分,1.按主板上使用的CPU划分 （1）Intel平台主板：支持Intel公司的CPU。 （2）AMD平台主板：支持AMD公司的CPU。 （3）VIA（威盛）平台：支持VIA公司的Cyrix系列CPU。,42,1.2,按其他方式划分,2.按I/O总线类型划分 按主板上I/O总线的类型可以分为如下几类。 （1）ISA（Industry Standard Architecture）：工业标准体系结构总线。 （2）EISA（Extension Industry Standard Architecture）：扩展标准体系结构总线。 （3）MCA（Micro Channel）：微通道总线。 此外，为了解决CPU与高速外设之间传输速度慢的“瓶颈”问题，出现了两种局部总线，它们是： （1）VESA（Video Electronic Standards Association）：视频电子标准协会局部总线，简称VL总线。 （2）PCI（Peripheral Component Interconnect）：外围部件互连局部总线，简称PCI总线。,43,1.2,按其他方式划分,PCI-E（PCI Express）是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品，已经在2004年正式面世。采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，而PCI-E则采用了串行互联方式，以点对点的形式进行数据传输，每个设备都可以单独的享用带宽，从而大大提高了传输速率，而且也为更高的频率提升创造了条件。,44,1.2,按其他方式划分,3.按功能分类 按功能分类可以将主板分为：PnP功能主板、节能（绿色）功能主板、无跳线主板。PnP功能带有PnP BIOS的主板配合PnP操作系统可帮助用户自动配置主机外设，做到“即插即用”。节能（绿色）功能一般在开机时有能源之星标志，能在用户不使用主机时自动进入等待和休眠状态，在此期间降低CPU及各部件的功耗。 无跳线主板是一种新型的主板，是对PnP主板的进一步改进。在这种主板上，连CPU的类型、工作电压等都无须用跳线开关，均自动识别，只需用软件略作调整即可。部分原装品牌机中还可通过主板控制主机电源的通断，进一步做到智能开/关机，这在兼容机主板上还很少见，但肯定是将来的一个发展方向。无跳线主板将是主板发展的另一个方向。,45,1.2,按其他方式划分,4.按照是否集成显卡划分 （1）集成主板：主板上集成了显卡芯片，不需要安装显卡。 （2）非集成主板：主板上没有集成显卡芯片，需要插装相适应的显卡。5.按生产主板的厂家分类 生产主板的厂家有很多，市场上常见的主板品牌主要有华硕、技嘉、华擎、映泰、微星、梅捷、七彩虹、昂达、铭瑄、翔升、捷波、精英、盈通、磐正、双敏、富士康、英特尔、致铭等。,46,1.2,主板的组成,主板虽然品牌繁多，布局不同，但其基本组成是一致的，主要包括南北桥芯片、板载芯片(I/O控制芯片、时钟频率发生器、RAID控制芯片、网卡控制芯片、声卡控制芯片、电源管理芯片、USB3.0/IEEEl394控制芯片)、核心部件插槽CPU插座、内存插槽、内部扩展槽（AGP插槽、PCI插槽、PCI-E插槽、ISA插槽）、各种接口（硬盘及光驱的IDE或SATA接口、串行口、并行口、USB接口、键盘接口、鼠标接口）及电子电路器件。主板的外观组成结构如图2-3所示。,47,2,图2-3 主板外观结构,主板上的芯片,主板芯片组是主板上仅次于CPU的第二大芯片，是主板性能的决定者，直接焊接在主板上。老式主板芯片组分成两块，根据主板上的位置,习惯上称为北桥芯片和南桥芯片，较新的主板已将北桥芯片功能整合到CPU中，这样主板芯片组只有一个芯片，位于原南桥芯片的位置。,48,2.1,1.北桥芯片 北桥芯片是主板芯片中起主导作用的芯片，也是主板所有芯片最为重要的部分，又称为主芯片。北桥芯片是主板上的系统控制芯片，多位于CPU插座旁，负责CPU与内存、AGP、PCI与PCI-E之间的数据传输。Intel北桥芯片如图2-4所示。,图2-4 Intel北桥芯片,主板上的芯片,北桥芯片直接决定了主板的规格、对硬件的支持和系统的性能。因为北桥芯片有很高的工作频率，北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，因此北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。北桥芯片上的散热片如图2-5所示。,49,2.1,图2-5 北桥芯片上的散热片,主板上的芯片,2.南桥芯片 南桥芯片也是主板芯片的重要组成部分，它通常位于PCI插槽的旁边，它离CPU插座稍远。南桥芯片主要负责主板上的各种接口和集成芯片的控制，主要决定扩展槽种类与数量、扩展接口的类型和数量等。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定方式与北桥芯片相连，其数据处理量并不大，一般没有覆盖独立的散热片。Intel南桥芯片如图2-6所示。,50,2.1,图2-6 Intel南桥芯片,主板上的芯片,3.BIOS芯片 BIOS是Basic Input Output System的简写，中文意思是基本输入输出系统。其实，它是一组固化到计算机内主板上的一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序（控制键盘、显示器、磁盘驱动器和通信端口等基本功能的代码）、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。BIOS程序是连接软件程序与硬件设备的接口程序，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。简单地说，它是连接计算机硬件与操作系统的桥梁，关机后BIOS芯片里面的数据不会丢失。常见BIOS芯片的外观如图2-7所示。,51,2.1,图2-7 BIOS芯片,主板上的芯片,4.I/O芯片 I/O芯片是为计算机用户提供一系列输入输出接口，比如鼠标、键盘、COMO口（串口）、打印机口（并口）、USB接口等，都统一由I/0芯片控制。目前I/O芯片还负责对硬件进行监控，比如对硬件健康状况、风扇转速、CPU核心电压与温度等进行检测，这样，用户可以在BIOS信息里或通过其他软件看到计算机硬件方面的工作状态和工作情况。目前流行的I/O芯片厂家主要有Winbond（华邦）、Intel、ATMEL、MXIC、ITE等。I/O芯片的外观如图2-8所示。,52,2.1,图2-8 I/O芯片,主板上的芯片,5.网卡芯片 随着局域网的普及和对ADSL的支持，主板上都集成了具备网卡功能的芯片来提供连接网络服务。目前主板上均有网卡芯片，与之对应，在主板的背板上也有相应的网卡接口（RJ45）。板载网卡芯片主要生产商有Intel、3Com、Realtek、VIA和Marvell等。网卡芯片用得最多的是Realtek（瑞昱）的产品，RTL8111是块千兆网卡芯片。网卡芯片一般在主板后部的I/O面板上的RJ45接口附近，网卡芯片较大，如图2-9所示。,53,2.1,图2-9 网卡芯片,主板上的芯片,6.音效芯片 音效芯片也称为声卡芯片，用来处理声音信号。现在板载声卡已经成为主板的标准配置，几乎所有板载声卡的音效芯片都为6或8声道解码，支持5.1或7.1声道的环绕立体音频输出和立体声输入，常见的是Realtek（瑞昱）公司的产品。ALC888是高性能7.1+2声道高清晰音频编解码器，支持7.1声音播放，加上2路独立的立体声输出，集成双立体声ADC，支持立体声麦克风和声学回声消除及噪声抑制技术。声卡芯片的外观如图2-10所示。,54,2.1,图2-10 声卡芯片,主板上的芯片,7.时钟芯片 时钟芯片总是与晶振在一起，构成系统时钟发生器。晶振负责产生非常稳定的脉冲信号，而后经时钟发生器整形和分频，把多种时钟信号分别传输给各个设备，使得每个芯片都能正常地工作。它为主板上的设备提供时钟信号源，像CPU、内存、AGP、PCI、PCI-E等所需的时钟信号都来自于此。主板上的晶振和时钟芯片的外观如图2-11所示。,55,2.1,图2-11 晶振和时钟芯片,主板的插槽与接口组,主板上的插槽和接口主要有CPU插座、扩展插槽、内存插槽、电源插槽、硬盘（光驱）接口、I/O接口等，下面来认识它们。1.CPU插座 CPU需要通过某个接口与主板连接才能进行工作。CPU经过多年的发展，采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。不同类型的CPU具有不同的CPU插槽，因此选择CPU，就必须选择带有与之对应的插槽类型的主板。不同类型的主板CPU插槽，在插孔数、体积、形状方面都有变化，所以不能互相接插。目前CPU插槽类型主要划分为LGA触点式插座和Socket针脚式插座两种形式。LGA触点式插座的主板主要用于Intel的CPU，Socket针脚式插座的主板主要用于AMD的CPU。目前Intel主流的CPU采用的是LGA1150、LGA1151、LGA2011、LGA2066插座，如下页图2-12所示，AMD主流的CPU采用的是Socket AM3+、Socket FM2、Socket FM2+、Socket AM4插座，如下页图2-13所示。,56,2.2,主板的插槽与接口组,57,2.2,图2-12 Intel主流的CPU插座,（a）LGA 2011 CPU插座,（b）LGA 2066 CPU插座,（a）Socket FM2+ CPU插座,（b）Socket AM4 CPU插座,图2-13 AMD主流的CPU插座,主板的插槽与接口组,2.内存插槽 内存插槽用来安装内存条，是主板上最长的插槽，内存条正反两面都带有金手指，内存条通过金手指与主板的内存插槽连接，两边有卡扣，用来扣住内存条。通常主板均提供了四根内存插槽，对于支持双通道DDR内存的主板，4条内存插槽用两种颜色区分。要实现双通道必须成对地配备内存，即只需要两条完全一样的DDR内存插入同一颜色的内存插槽中。 目前内存有DDR、DDR2、DDR3、DDR4内存条，相应的内存插槽有4种。其中DDR有184个pin，内存金手指每面有92pin，DDR内存插槽上只有一个防呆口。DDR2和DDR3有240pin,内存金手指每面有120pin,这两种内存插槽上也只有一个防呆口，但防呆口的位置各不相同，其中DDR2内存插槽如下页图2-14所示，DDR3内存插槽如下页图2-15所示。,58,2.2,主板的插槽与接口组,59,2.2,图2-14 DDR2内存插槽,图2-15 DDR3内存插槽,主板的插槽与接口组,DDR4有288个pin，内存金手指每面有144pin，DDR4内存插槽上的防呆口和DDR、DDR2、DDR3内存插槽的防呆口位置都不相同。DDR4内存插槽如图2-16所示。,60,2.2,图2-16 DDR4内存插槽,主板的插槽与接口组,3.扩展插槽 扩展插槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽，也叫扩展槽，主板上一般有18个扩展槽，通过插入扩展卡可以添加或增强系统的特性和功能。例如若不满意主板集成显卡的性能，可以添加独立显卡以增强显示性能。若不满意板载声卡的音质，可以添加独立声卡以增强音效。随着主板技术的发展，扩展插槽也在不断更新变化。主板上的扩展插槽主要有以下几种。,61,2.2,主板的插槽与接口组,1.PCI插槽 PCI插槽，是基于PCI（Peripheral Component Interconnection，周边元件扩展接口）局部总线的扩展插槽。其颜色一般为白色，位于主板上AGP插槽的下方，ISA插槽的上方。PCI接口的位宽为32位或64位，工作频率为33MHz,最大数据传输率为133MB/s（32位）和266MB/s（64位）。PCI总线能自动识别外设，可插接声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。 PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得计算机能实现的几乎所有功能，是名副其实的“万用”扩展插槽。PCI插槽如下页图2-17所示。,62,2.2,主板的插槽与接口组,63,2.2,图2-17 PCI插槽,主板的插槽与接口组,2.AGP插槽 AGP（Accelerated Graphics Port）是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面进行优化，专门用于图形显示卡。AGP不是一种总线，因为它是点对点连接的，即连接控制芯片和AGP显示卡。AGP技术在主内存与显示卡之间提供了一条直接的通道，使得3D图形数据绕过PCI总线，直接送入显示子系统。AGP标准可以让显示卡通过专用的AGP接口调用系统主内存做显示内存，是一种解决显示卡板载显示内存不足的廉价解决方案。AGP插槽通常都是棕色的，位置在PCI插槽的右边偏低，AGP插槽只能插显示卡，因此在主板上AGP接口只有一个，如下页图2-18所示。,64,2.2,主板的插槽与接口组,65,2.2,图2-18 AGP插槽,AGP标准也经过了几年的发展，从最初的AGP1.0、AGP2.0 ，发展到现在的AGP3.0，如果按倍速来区分的话，主要经历了AGP 1X、AGP 2X、AGP 4X、AGP 8X。AGP 8X的传输速率可达到2.1GB/s，是AGP 4X传输速度的两倍。随着显卡速度的提高，AGP插槽已经不能满足显卡传输数据的速度，目前AGP显卡已经被淘汰，取代它的是PCI Express插槽。,主板的插槽与接口组,3.PCI Express插槽 PCI Express（简称PCI-E）是Intel公司提出的总线和接口标准，这个新标准将全面取代PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。PCI-E采用串行传输，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽。 PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量。 PCI-E规范有PCI-E 1.0 、PCI-E 2.0、PCI-E 3.0、PCI-E 4.0等版本。PCI-E接口规格根据总线位宽不同而有所差异，可分为X1、X2、X4、X8、X16和X32通道，其中X2用于内部接口而非插槽模式。PCI-E插槽如图2-19所示。,66,2.2,主板的插槽与接口组,67,2.2,图2-19 PCI-E插槽,PCI-E 1.0规范于2002年发布，数据传输速率为2.5GT/s。采用8bit/10bit标准，即传输8bit的数据需要占用10bit的传输量。PCI-E 2.0规范于2007年发布，数据传输速率提升到5GT/s。PCI-E 3.0规范于2010年发布，数据传输速率提升到8GT/s ，向下兼容PCI-E 2.x/1.x。增加了128bit/130bit编码机制，编码损耗几乎可以忽略不计，从而实现了传输带宽的翻番。 PCI-E 4.0规范于2017年发布，数据传输速率提升到16GT/s，比3.0版翻番。PCI-E 5.0规范于2019年发布，数据传输速率提升到32GT/s，比4.0版翻番。,主板的插槽与接口组,4.电源插槽 主板和插接在主板上的所有配件（CPU、内存条、键盘、显示卡等）都通过电源插槽供电。目前安装Intel Core i和AMD APU级别CPU的主板上的ATX电源插槽都是24针双列插槽，具有防插错结构。在软件的配合下，ATX电源可以实现软件开机和关机、键盘开机和关机、远程唤醒等电源管理功能。有的主板还另外提供一个4针或8针12V电源插座，给CPU提供辅助供电。ATX主板电源插槽如下页图2-20所示。,68,2.2,主板的插槽与接口组,69,2.2,图2-20 ATX电源插槽,主板的插槽与接口组,5.硬盘接口（1）IDE接口 IDE接口也称之为ATA接口，现在新出的主都已经不提供原生的IDE接口，但个别主板厂商为照顾老用户，仍通过第三方芯片提供支持。早先推出的主板有两个IDE接口，现在新推出的主板只保留一个IDE接口插槽。每个IDE接口可以接两个IDE设备（硬盘、光驱），每个IDE接口上的设备有主从之分，第一个IDE接口标注为IDE1或Primary IDE，第二个IDE接口标注为IDE2或Secondary IDE,IDE接口的最大数据传输速率是100MB/s。 IDE接口为40针双排针插槽。一些主板为了方便用户正确插入电缆插头，取消了未使用的第20针，形成了不对称的39针IDE接口插槽，以区分连接方向。有的主板还在接口插针的四周加了围栏，其中一边有个小缺口，标准的电缆插头只能从一个方向插入，以避免连接错误。主板IDE接口插槽如下页图2-21所示，随着SATA接口硬盘、光驱的普及，现在新推出的主板已经取消了IDE接口插槽。,70,2.2,主板的插槽与接口组,71,2.2,图2-21 IDE接口插槽,主板的插槽与接口组,（2）SATA接口 SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。以连续串行的方式传送数据，一次只能传送1位数据，减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，可以在较少的位宽下得到较高的工作频率，从而提高了数据传输的带宽，这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型。SATA用4根引脚就能完成所有的工作，分别用于连接电源、连接地线、发送数据、接收数据。,72,2.2,主板的插槽与接口组,SATA用来接硬盘、固态硬盘和光驱。与并行ATA传输方式相比，SATA传输速率更快,其中SATA 1.0传输速率为1.5Gbps ，SATA 2.0传输速率为 3Gbps ，SATA 3.0传输速率为 6Gbps。SATA接口非常小巧，排线也很细，支持热插拔。现在新出的主板一般提供2个SATA3.0接口插槽，4个以上SATA2.0接口插槽。SATA接口插槽带有防插错设计，可以很方便地插拔，SATA接口的设备没有主从之分。SATA2.0、SATA3.0接口插槽如下页图2-22所示。,73,2.2,主板的插槽与接口组,74,2.2,图2-22 SATA2.0、SATA3.0接口插槽,SATA 3.0接口插槽,SATA 2.0接口插槽,主板的插槽与接口组,（3）mSATA接口 mSATA是SATA国际组织(Serial ATA International Organization，SATA-IO)开发的新的mini-SATA(mSATA)接口控制器的产品规范。mSATA提供与SATA接口一样的速率和可靠性，但尺寸比S