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硬件系统：电脑的硬件系统由输入设备、主机和输出设备组成。外部信息经输入设备输入主机，由主机分析、加工、处理，再经输出设备输出。
输入输出设备：电脑只能识别二进制数字电信号，而人们习惯于接受图文声像信号。输入输出设备起着信号转换和传输的作用。我们常用键盘输入文字，用麦克风输入声音，用数码像机、扫描仪和摄影机输入图像。常用输出设备有显示器、打印机和喇叭。 一、CPU
第二章、CPU基础知识
第一节 CPU的概念与工作原理 中央处理器（Central Processing Unit）的缩写，在电脑元件中，有"电脑心脏：之称，为电脑中主要执行运算的单元，否认是简单的加、减、乘、除，或是更复杂的多媒体指运算，都得在CPU中完成工作，因此CPU的处理速度，经常会被认定是电脑性能的指标，而从电脑演进发展的历史来看，我们不难发现，CPU技术的突破，经常代表着电脑世代的演进。 CPU的工作原理，看上去似乎很深奥，其实只要归纳起来稍加分析就会一目了然的，首先，CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。而CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。 第二节 目前市场上常见的CPU品牌（2002年上半年） 一、Intel 1、Intel Pentium4 2.4G 2、Intel Pentium4 1.7G 3、Intel Celeron Ⅲ 1.3G 4、Intel Celeron Ⅲ 1.2G 5、Intel Celeron Ⅲ 1.1G 6、Intel Celeron Ⅲ 1G 7、Intel CeleronⅡ 1.3G 8、Intel CeleronⅡ 1G 9、Intel CeleronⅡ 950 10、Intel CeleronⅡ 900 11、Intel CeleronⅡ 733 二、AMD1、AMD Athlon XP 2300+ 2、AMD Athlon XP 2200+ 3、AMD Athlon XP 2100+ 4、AMD Athlon XP 2000+ 5、AMD Thunderbird(雷鸟) 1.5 G 6、AMD Thunderbird(雷鸟) 1.3 G 7、AMD Thunderbird(雷鸟) 950 8、AMD Duron（毒龙） 950 9、AMD Duron（毒龙） 800 第三节 了解 CPU 接口 当你想为自己的老主板换一个“芯”的时候，经销商却告诉你，你不能只换“芯”，还要连主板一起换。为什么？难道升级就必须付出和购买新电脑一样的代价吗？好马就要配好鞍，这就是接口的限制。 以下是市场中还能见到的一些CPU接口：一、Socket 478 最近Intel准备让所有的Pentium 4系列处理器都采用新的Socket478封装，这是由于采用0.13微米工艺加工，基于Northwood核心的Pentium 4处理器必须使用Socket478封装。到今年第四季度时，该系列处理器的频率将超过2GHz。迫于主板生产商的压力，Intel正准备增加Willamette核心Socket478处理器的产量。原因在于基于Northwood核心的处理器价格比较昂贵，毕竟它所采用的0.13微米加工工艺是比较先进的，所以它们的价格不可能在短期内降到Willamette核心处理器的价位。正是由于这个原因，主板生产商不敢生产太多基于Brookdale (i845)芯片组的Socket478主板。二、Socket A Intel对Athlon的惧怕迫使他们纷纷推出新的芯片组和CPU。而AMD借助其最新的产品加强了他们在市场上地位。AMD虽然在CPU市场中的份额较小，但是他们凭借着其K7家族的处理器，已经是很很地将了Intel一军。这款Socket A就是现在AMD对抗Intel的有力武器，此款接口的主板多基于KT133A、266A等VIA的芯片组主板。三、Socket 423 早期的Pentium 4系列处理器都采用Socket423封装，不过此款接口已经被淘汰，不建议用户购买。四、SLOT 1 SLOT 1接口一直是Intel的专利，所以采用这种接口的主板无一例外地支持Intel的处理器。Intel原本推出 SLOT 1接口的主板只是为了垄断今后的主板发展趋势，可是由于Super 7的兴起，打乱了Intel的完美计划。也许是希望借他人的手扩张市场，Intel于是后来将SLOT 1结构主板的制造授权提供给了VIA、SIS、ALI等主板厂商，所以这些厂商也相应推出了采用SLOT 1接口的系列主板，丰富了主板市场。SLOT 1的技术结构比较先进，能提供更大的内部传输带宽和CPU性能，这也是Intel下大决心抛弃Socket的原因（不过后来Intel又走回了老路），目前市场上流行的采用SLOT 1接口的主板芯片组有Intel的BX、i810、i820系列及VIA的Apollo系列，ALI 的Aladdin Pro Ⅱ系列及SIS的620、630系列等。采用不同芯片组设计的主板其性能也不同，有的还是整合主板，需要仔细辨别。不过随着Socket 370结构主板的普及，SLOT 1结构的主板目前销量已大不如前，给新的 Socket 370结构主板让出了不少市场份额。 五、SLOT 2 SLOT 2大概和我们这些平民DIYer们无缘了，它的用途比较专业：服务于高端服务器及图形工作站的系统。所用的CPU也是很昂贵的Xeon（至强）系列。采用SLOT 2接口的主板多有两个以上的CPU插槽，以供多处理器同时工作。支持SLOT 2接口的主板芯片组有440GX和450NX。 六、SLOT A SLOT A接口是AMD为了与Intel分庭抗礼，另起炉灶的产物。SLOT A主板也就是给AMD主力产品K7 Athlon使用的。在技术和性能上，SLOT A主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。不过它使用的并不是Intel的P6 GTL+ 总线协议，而是Digital公司的Alpha总线协议EV6。EV6架构是目前最先进的架构，它采用多线程处理的点到点拓扑结构，支持200MHz的总线频率，这无疑给K7打下了一个良好的速度基础。目前上市的支持SLOT A接口结构的主板芯片组主要有两种，一种是AMD自产自销的AMD 750芯片组，另一种是VIA的Apollo KX133芯片组，还有目前正兴起的VIA KT133芯片组。不过由于目前生产K7主板的厂商并不多，无论是在产量还是产品兼容性问题上都不尽如人意，所以AMD面临着许多不利的困难，此外，为了降低制造成本和 CPU 设计生产周期，AMD 又开发出最新的Socket A系列主板，它作为SLOT A接口的接班人，采用462针脚接口设计，支持最新的新Athlon（雷鸟）和Duron（钻龙）CPU，如同Socket 370一样，降低了制造成本，简化了结构设计。 七、Socket 370 为了拓展低端市场，打击AMD的产品销量，Intel决定力推他们的廉价赛扬A CPU。好马配好鞍，赛扬A被改造成了Socket 370结构，相应的廉价Socket 370主板出现了。Socket 370主板多为采用Intel ZX、BX、i810芯片组的产品，当然其他诸如VIA 、SIS等厂商也会参与进来，如VIA Apollo Pro系列、SIS 530系列等。原来有种观点认为，Socket 370的CPU升级能力可能不会太好，所以Socket 370的销量总是不如SLOT 1接口的主板。但世事难料，Intel 也在不断转变着策略，新千年随着Intel Coppermine系列CPU新P Ⅲ和新赛扬 Ⅱ（均为 Socket 370 结构设计）的推出，Socket 370接口的主板一改低端形象，逐渐成为CPU接口结构主板的主流，如目前最新的 i815 系列主板则都采用了Socket 370结构设计。Socket 370结构吸收了原有主板结构的优点是成本低廉和设计简单，支持面广。相反，原有的SLOT1接口的主板倍受打击，目前正迅速从主板市场消失。对于部分SLOT1接口主板，一块Socket 370转接卡是将其升级发展、发挥余热的最好伙伴。总的来说，Socket 370主板代表着目前以及未来一年内的时代主流，值得推荐！八、Super 7 Super 7接口主板是AMD、VIA、ALI、SIS等厂商共同倡导创建的。它最大的特点是直接支持100MHz总线频率和 AGP图形加速端口，延长了Socket 7接口主板的寿命。面对Intel都弃之不用的Socket 7接口，AMD等厂商并没有气馁，不但继续生产支持Socket 7的CPU产品，同时还将其发展为与SLOT 1抗衡的Super 7产品。实际上Super 7 并不是SLOT 1的对手，AMD这一点很清楚，不过为了保护自己的生产线不早被淘汰，同时加紧攻占低端市场， AMD对于Socket 7的产品仍然比较耐心，直接将其进化为Super 7系列。直到发展出了全新的Socket A接口产品。Super 7采用的芯片组有VIA公司的MVP3、MVP4系列，SIS公司的530/540系列及ALI的Aladdin V系列等主板产品。对应Super 7接口CPU的产品有AMD K6-2、K6-Ⅲ 、Cyrix M2及一些其他厂商的产品。但目前由于K6-2在赛扬的打压下市场份额迅速减少，因而目前市场上新型的Super 7主板已非常少见，基本上都还是一两年前的产品。
以下是早期的CPU接口： CPU接口类型 管脚数pins socket 4 273 支持Intel 60mhz-66mhz p5t系列cpu socket 5 320 支持Intel 75mhz-166mhz p54c/p54cs系列cpu socket 6 235 Intel 80486dx4/pentium系列cpu socket 7 321 支持Intel 75mhz-200mhz p54c/p54cs/p55c系列cpu 支持AMD k5/k6-2/k6-3支持Cyrix 6x86/6x86l/mⅡ/mediagx socket 8 387 支持Intel 150mhz-200mhz pentuim pro系列cpu 第四节 CPU 专业术语详解 Intel公司的X86序列CPU以及其它公司所生产的兼容产品，是目前世界上个人电脑中装机最多的芯片。每当各种媒体介绍或评价这类CPU时，经常会提到诸如“流水线”、“乱序执行”和“分枝预测”等专业术语，尽管不少朋友也知道这些都是CPU使用的先进技术，但毕竟比什么主频、外频等难理解多了。所以笔者就经常出现在CPU特性表中的专业术语谈谈自己的理解，以供其他电脑业余爱好者参考。 一、IA-32&IA-64 IA是英语“英特尔体系/Intel Architecture”的缩写。这是因为目前使用的CPU以Intel公司的X86序列产品为主，所以人们将Intel生产的CPU统称为英特尔体系（IA）CPU。由于其它公司如AMD等公司生产的CPU基本上能在软、硬件方面与Intel的CPU兼容，所以人们通常也将这部分CPU列入IA系列。 由于目前使用的CPU，包括新推出的Pentium III都还是32位的，所以又被列为IA-32。而IA-64就是Intel下一步将推出的64位CPU，但其物理结构和工作机理与目前的X86序列的IA-32CPU完全不同。 二、CPU的位和字长 1、位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是“0”或是“1”在CPU中都是一“位”。 2、字长：电脑技术中对CPU在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。
3、字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制数就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字节的长度是固定的，而字长的长度是不固定的，对于不同的CPU，字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。 三、CPU外频：CPU外频也就是常见特性表中所列的CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率，而CPU的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。在Pentium时代，CPU的外频一般是60/66MHz，从Pentium Ⅱ 350开始，CPU外频提高到100MHz。由于正常情况下CPU总线频率和内存总线频率相同，所以当CPU外频提高后，与内存之间的交换速度也相应得到了提高，对提高电脑整体运行速度影响较大。 四、CPU主频：CPU主频也叫工作频率，是CPU内核（整数和浮点运算器）电路的实际运行频率。在486DX2 CPU之前，CPU的主频与外频相等。从486DX2开始，基本上所有的CPU主频都等于“外频乘上倍频系数”了。 五、流水线技术：流水线（pipeline）是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。从图1a中我们可以了解，由于486CPU只有一条流水线，通过流水线中取指令、译码、产生地址、执行指令和数据写回五个电路单元分别同时执行那些已经分成五步的指令，因此实现了486CPU设计人员预期的在每个时钟周期中完成一条指令的目的（按笔者看法，CPU实际上应该是从第五个时钟周期才达到每周期能完成一条指令的处理速度）。到了Pentium时代，设计人员在CPU中设置了两条具有各自独立电路单元的流水线，因此这样CPU在工作时就可以通过这两条流水线来同时执行两条指令，因此在理论上可以实现在每一个时钟周期中完成两条指令的目的。 六、超流水线：超流水线（superpiplined）是指某型CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上，例如Pentium pro的流水线就长达14步。将流水线设计的步（级）数越多，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。这一点我们可以用日常事例来说明，比如栽树时由5个人同时栽10棵（一人两棵）所完成的速度当然没有10人同时栽（一人一棵）所完成的速度快。 七、超标量技术：超标量（superscalar）是指在CPU中有一条以上的流水线，并且每时钟周期内可以完成一条以上的指令，这种设计就叫超标量技术。 八、乱序执行技术：乱序执行（out-of-order execution）是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相电路单元处理的技术。比方说程序某一段有7条指令，此时CPU将根据各单元电路的空闲状态和各指令能否提前执行的具体情况分析后，将能提前执行的指令立即发送给相应电路执行。当然在各单元不按规定顺序执行完指令后还必须由相应电路再将运算结果重新按原来程序指定的指令顺序排列后才能返回程序。这种将各条指令不按顺序拆散后执行的运行方式就叫乱序执行（也有叫错序执行）技术。 采用乱序执行技术的目的是为了使CPU内部电路满负荷运转并相应提高了CPU的运行程序的速度。这好比请A、B、C三个名人为晚会题写横幅"春节联欢晚会"六个大字，每人各写两个字。如果这时在一张大纸上按顺序由A写好"春节"后再交给B写"联欢"，然后再由C写"晚会"，那么这样在A写的时候，B和C必须等待，而在B写的时候C仍然要等待而A已经没事了。但如果采用三个人分别用三张纸同时写的做法，那么B和C都不必须等待就可以同时各写各的了，甚至C和B还可以比A先写好也没关系（就象乱序执行），但当他们都写完后就必须重新在横幅上（自然可以由别人做，就象CPU中乱序执行后的重新排列单元）按"春节联欢晚会"的顺序排好才能挂出去。 九、分枝：分枝（branch）是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝，其中无条件分枝只需要CPU按指令顺序执行，而条件分枝则必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变。因此需要"分枝预测"技术处理的是条件分枝。
十、分枝预测和推测执行技术：分枝预测（branch prediction）和推测执行（speculation execution）是CPU动态执行技术中的主要内容，动态执行是目前CPU主要采用的先进技术之一。采用分枝预测和动态执行的主要目的是为了提高CPU的运算速度。推测执行是依托于分枝预测基础上的，在分枝预测程序是否分枝后所进行的处理也就是推测执行。 由于程序中的条件分枝是根据程序指令在流水线处理后结果再执行的，所以当CPU等待指令结果时，流水线的前级电路也处于空闲状态等待分枝指令，这样必然出现时钟周期的浪费。如果CPU能在前条指令结果出来之前就能预测到分枝是否转移，那么就可以提前执行相应的指令，这样就避免了流水线的空闲等待，相应也就提高了CPU的运算速度。但另一方面一旦前指令结果出来后证明分枝预测错误，那么就必须将已经装入流水线执行的指令和结果全部清除，然后再装入正确指令重新处理，这样就比不进行分枝预测等待结果后再执行新指令还慢了（所以IDT公司的WIN C6就没有采用分枝预测技术）。这就好象在外科手术中，一个熟练的护士可以根据手术进展情况来判断医生的需要（象分枝预测）提前将手术器械拿在手上（象推测执行）然后按医生要求递给他，这样可以避免等医生说出要什么，再由护士拿起递给他（医生）的等待时间。当然如果护士判断错误，也必须要放下预先拿的器械再重新拿医生需要的递过去。尽管如此，只要护士经验丰富，判断准确率高，那么当然就可以提高手术进行速度。 因此我们可以看出，在以上推测执行时的分枝预测准确性至关重要！所以通过Intel公司技术人员的努力，现在的Pentium和Pentium Ⅱ系列CPU的分枝预测正确率分别达到了80%和90%，这样虽然可能会有20%和10%分枝预测错误但平均以后的结果仍然可以提高CPU的运算速度。 十一、指令特殊扩展技术：在介绍CPU性能中还经常提到“扩展指令”或“特殊扩展”一说，这都是指该CPU是否具有对X86指令集进行指令扩展而言。扩展指令中最早出现的是Intel公司自己的“MMX”，其次是AMD公司的“3D Now！”，最后是最近的Pentium Ⅲ中的“SSE”。
1、MMX：MMX是英语“多媒体指令集”的缩写。共有57条指令，是Intel公司第一次对自1985年就定型的X86指令集进行的扩展。MMX主要用于增强CPU对多媒体信息的处理，提高CPU处理3D图形、视频和音频信息能力。但由于只对整数运算进行了优化而没有加强浮点方面的运算能力。所以在3D图形日趋广泛，因特网3D网页应用日趋增多的情况下，MMX业已心有余而力不足了。 2、3D Now!：AMD公司开发的多媒体扩展指令集，共有27条指令，针对MMX指令集没有加强浮点处理能力的弱点，重点提高了AMD公司K6系列CPU对3D图形的处理能力，但由于指令有限，该指令集主要应用于3D游戏，而对其他商业图形应用处理支持不足。 3、SSE：SSE是英语“因特网数据流单指令序列扩展/internet Streaming SIMD Extensions”的缩写。它是Intel公司首次应用于最近才推出的Pentium Ⅲ中的。SSE实际就是原来传闻的MMX2后来又叫KNI（Katmai New Instruction），Katmai实际上也就是现在的Pentium Ⅲ。SSE共有70条指令，不但涵括了原MMX和3D Now！指令集中的所有功能，而且特别加强了SIMD浮点处理能力，另外还专门针对目前因特网的日益发展，加强了CPU处理3D网页和其它音、象信息技术处理的能力。 CPU具有特殊扩展指令集后还必须在应用程序的相应支持下才能发挥作用，因此，当目前最先进的Pentium Ⅲ 450和Pentium Ⅱ 450运行同样没有扩展指令支持的应用程序时，它们之间的速度区别并不大。 十二、CPU的生产工艺技术：我们常可以在CPU性能列表上看到“工艺技术”一项，其中有“0.35μm”或“0.25μm”等，这些同样是为了说明CPU技术先进程度。一般来说“工艺技术”中的数据越小表明CPU生产技术越先进。
目前生产CPU主要采用CMOS技术。CMOS是英语“互补金属氧化物半导体”的缩写。采用这种技术生产CPU时过程中采用“光刀”加工各种电路和元器件，并采用金属铝沉淀在硅材料上后用“光刀”刻成导线联接各元器件。现在光刻的精度一般用微米（μm）表示，精度越高表示生产工艺越先进。因为精度越高则可以在同样体积上的硅材料上生产出更多的元件，所加工出的联接线也越细，这样生产出的CPU工作主频可以做得很高。正因为如此，在只能使用0.65μm工艺时生产的第一代Pentium CPU的工作主频只有60/66MHz，在随后生产工艺逐渐发展到0.35μm、0.25μm时，所以也相应生产出了工作主频高达266MHz的Pentium MMX和主频高达500MHz的Pentium Ⅱ CPU。 由于目前科学技术的限制，现在的CPU生产工艺只能达到0.25μm，因此Intel、AMD以及其它公司正在向0.18μm和铜导线（用金属铜沉淀在硅材料上代替原来的铝）技术努力，估计只要生产工艺达到0.18μm后生产出主频为1000MHz的CPU就会是很平常的事了。 十三、频率：频率（CPU Clock Speed）是CPU的速度参数之一，单位为Mhz，分为主频，倍频，外频。其中主频是针对CPU而言的，简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，当然CPU的速度也就越快了。外频就是系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是有十分密切的关系的：主频=外频x倍频。那么改变外频或者倍频不就是改变了主频吗？的确如此，这也是超频的基础原理。 十四、电压（Vcore）：CPU的工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压，与制作工艺及集成的晶体管数相关。正常工作的电压越低，功耗越低，发热减少。CPU的发展方向，也是在保证性能的基础上，不断降低正常工作所需要的电压。 十五、系统总线速度（FSB：Front Side Bus）：一般等同于CPU的外频。系统总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而系统总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。前沿总线越高，系统的速度就相应越快。 十六、缓存：包括一级缓存和二级缓存。缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，缓存的作用简单地讲，就是用来存储一些常用或即将用到的数据或指令，当需要这些数据或指令的时候直接从缓存中读取，这样比到内存甚至硬盘中读取要快得多，能够大幅度提升CPU的处理速度。 第三章、内存基础知识 一、什么是内存，它怎样存储数据 内存一般指的是随机存取存储器，简称RAM。前面提到静态内存(SRAM)用作系统的高速缓存，而我们平常所提到的电脑的内存指的是动态内存,即DRAM。除此之外，还有各种用途的内存，如显示卡使用的VRAM，存储系统设置信息的CMOS RAM等。动态内存中所谓的“动态”,指的是当我们将数据写入DRAM后，经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个内存刷新(Memory Refresh)的操作，这要额外设计一个电路。让我再来看一下内存，内存可以分为两类，一种是RAM，叫做随机读写存储器，可读可写，断电后内容不能保存。另一种是ROM，叫只读存储器，只能读出不能写入，断电后内容不会丢失，主板上的这块BIOS芯片就是ROM芯片；现在的多数的主板上的BIOS芯片使用了FLASH ROM，是可用软件擦写的ROM，在较高的电压下可以写入内容，主板上的这块BIOS芯片就是。RAM又有很多种，常见的有动态RAM和静态RAM。 我们可以这样理解:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长,代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1/2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1/2，则认为其代表0,并把电容放电，籍此来保持数据的连续性。有了刷新操作，动态内存的存取速度比静态内存要慢很多。内存的数据传输量很大,难免发生错误，在较高要求时，需要有检验错误和修正错误的功能。二、内存的速度 三、内存插槽
目前主板上用来固定内存条的槽主要有两种，最新型的叫DIMM槽。现在能够看到的SIMM槽都是72线的，通常是4个。SIMM槽的两端有弹簧片，起到固定内存条的作用。安装SIMM内存很容易，在内存条的一端有嵌口，所以只能以正确的方式安装，把它倾斜着放进槽口，然后推到正确的位置，两端的弹簧夹子就会把它锁住。要拆除SIMM条，必须按下两边的卡簧。 第三节、缓存 所谓缓存(Cache)就是高速缓冲存储器，它位于CPU与主存(即DRAM动态存储器)之间，通常由SRAM(静态存储器)构成，它的容量较小但存取速度较快。目前计算机主要使用的内存为DRAM，它具有造价低、容量大的特点，受到广泛欢迎。但由于DRAM是使用电容特性来储存信息，存取速度难以进一步提高，而CPU每执行一条指令都要一次或多次访问主存，DRAM的速度又远小于CPU速度，因此为了实现速度上的匹配，只能在CPU指令周期中插入等待，这样将大大降低系统的执行效率。SRAM由于采用了与CPU同样的制作工艺，因此与DRAM相比，它的存取速度要快得多。但其体积大、功耗大、价格也高，不可能也不必要将所有内存都换成SRAM，因此，为了解决速度与成本的矛盾就产生了一种分级处理方法，即在主存与CPU之间加装一个容量较小的SRAM作为高速缓冲存储器，当使用缓存时，在缓存中就保存有主存部分内容的副本(即为存储器映像)，CPU在读写数据时，首先访问缓存，由于缓存速度与CPU速度相当，所以CPU可以在零等待下完成指令执行，只有当缓存中没有CPU所需的数据时(这时称为“未命中”)，CPU才去访问主存。CPU访问缓存的命中率在80％以上，从而大大提高了CPU访问数据的速度，提高了系统性能。 传统的Socket架构通常采用两级缓冲结构，即在CPU中集成一级缓存(L1 Cache)，在主板上装第二级缓存(L2 Cache)，而Slot 1架构的L2 Cache则与CPU做在同一块电路板上，以内核速度(CPU速度)或内核速度一半运行，速度比Socket架构的L2 Cache更快，能更大限度地发挥与高速CPU配合的优势，当然这对Cache的工艺要求也较高。CPU在执行指令时，首先在L1缓存中查找数据，如找不到，则在L2缓存中找，如找到则传输给CPU同时修改L1缓存的数据，若数据不在L1和L2缓存中，则从主存中提取数据同时修改两级缓存的数据。由此可见，缓存相当于一个临时的快速运输器、搬运工，它对于系统的运作有不可忽视的作用，所以选择有缓存和大容量缓存的CPU可提高我们计算机的工作效率，当然,价格也会很高。 第四节、总线 众所周知，微型计算机系统是一个信息处理系统，各部件之间存在大量的信息流动，所有信号都要通过通信线路传送，所以通信线的设置和连接方式是十分重要的。所谓总线，就是指能为多个功能部件服务的一组信息传输线，它是计算机中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。主板总线的种类：一、ISA总线：工业标准体系结构总线（Industrial Standard Architecture Bus）。二、PCI总线：外设部件互连总线（Peripheral Component Interconnection Bus）。是由Intel、IBM、DEC公司所制订的，PCI Bus与CPU中间经过一个桥接器（Bridge）电路，不直接与CPU相连的总线，故稳定性和匹配性较佳，提升了CPU的工作效率，扩展槽可达三个以上，为32bit／64bit的总线，是目前主板及外围设备使用的标准接口。三、AGP总线：加速图形端口（Accelerated Graphics Port），其最主要的结构是在使用AGP芯片的显示卡与主存之间建立专用通道，让影像和图形数据直接传送到显示卡而不需要经过PCI总线。AGP总线为32bit数据和66MHz频宽的总线，速度比PCI快，为PCI总线的4倍，是在Pentium Ⅲ CPU和真正32位的Windows 操作系统环境之下一展身手，发挥其功能的主要结构。四、USB总线：通用串行总线（Universal Serial Bus）。USB总线规格的制订是由Intel、Microsoft等领导世界电脑硬件和软件的大公司所主导，解决各种外围设备接头不统一的问题，可接127个外围设备的标准接口。 第
五节、接口 大家都知道，计算机单有中央处理器（CPU）是不能工作的，它需要键盘，显示器的各种输入输出设备与它一起配合工作。同样，用PC机进行数据采集和自动控制也需要借助于各种计算机外部设备的支持。然而，各种外部设备种类繁多，信息的类型和编码格式各不相同，传送速度也有快有慢，所以中央处理器与各种外部设备之间的“桥梁”便是接口电路。接口电路对通过它的数据起一个缓冲的作用，从而达到数据互相匹配的效果。下面以典型的ATX主板为例来介绍这些接口。一、PS／2接口：用来连接键盘和鼠标。二、IRDA红外传输接口：近年来便携设备的发展很快，笔记本电脑，数码相机等都具有红外传输接口。一般较新型的台式机的主板上都保留有此接口，只需增加少量的外围元件便可实现红外传输功能。此接口一般为单排的五针插座。三、COM1、COM2串行异步通讯接口：普遍采用的标准是美国电子工业学会在1969年颁布的RS－232－C标准，规定共有25根信号线，但在一般的使用和通讯中，只有9根线经常使用，随着ATX主板的普及，25针接口已很少使用。典型的9针接口定义。说明：有关电流环的引脚9、11、18、25是用于驱动电传打字机等设备工作的，利用引线中有无20mA电流作为逻辑1和0的标志。使用电流环工作方式时的传输距离一般可以达到2000米，是采用电压传输方式的几十甚至上百倍。四、LPT并行通讯接口：目前微型计算机上常用的并行接口标准是Centronics接口，该接口使用36个引脚的Amphenol57系列接头，但在计算机LPT端口则使用的是25个引脚的DB－25接头，将原来的36根线号线省去了很多电源及接地线，减少到25根。 随着科技的进步，并行口家族不只包含有标准并行口SPP，而且还诞生了EPP（增强并行口）和ECP口（扩展并行口）。它们采用的是一个接口，但可以选择不同的通讯协议，EPP和ECP支持更快的速度和更多的功能。 第六节、BIOS 一、BIOS基本概念 BIOS（Basic Input ／ Output System)——基本输入输出系统，通常是固化在只读存储器（ROM）中，所以又称为ROM－BIOS。它直接对计算机系统中的输入输出设备进行设备级、硬件级的控制，是连接软件程序和硬件设备之间的枢纽。ROM－BIOS是计算机系统中用来提供最低级、最直接的硬件控制的程序。计算机技术发展到今天，出现了各种各样新技术，许多技术的软件部分是借助于BIOS来管理实现的。如PnP技术（Plug and Play—即插即用技术），就是在BIOS中加上PnP模块实现的。又如热插拔技术，也是由系统BIOS将热插拔信息传送给BIOS中的配置管理程序，并由该程序进行重新配置（如：中断、DMA通道等分配）。事实上热插拔技术也属于PnP技术。二、BIOS响铃代码的含义 当电脑出现毛病不能启动时，机器的带电自检程序POST会从PC喇叭发出一些提示信息，让您找出发生故障的部件。因而，掌握电脑所发出声音的含义对于解决各种问题是很有帮助的，下面就按照不同公司的BIOS简单介绍一下响铃代码的含义。1、Award BIOS1短 系统正常启动2短 常规错误，请进入CMOS SETUP重新设置不正确的选项1长1短 内存或主板出错1长2短 显示错误（显示器或显示卡）1长3短 键盘控制器错误1长9短 主板FlashRAM或EPROM错误（BIOS损坏）不断地响（长声） 内存未插稳或损坏不停地响 显示器未和显示卡连接好重复短响 电源问题无声音无显示 电源问题2、AMI BIOS1短
i820芯片组是Intel刚刚推出的基于440BX的换代产品。也由三块芯片组成，分别为82820（MCH）、82801（ICH）和82802（FWH）。其特点是：支持PC133标准外频，支持工作频率高达400MHz的Direct Rambus内存，支持AGP 4×标准，最高传输速率达1.066GB/s，支持Ultra DMA/66规格，支持AC'97标准。 VIA VIA是一家以生产主板芯片组为主的高科技企业，去年收购了美国国家半导体（NS）旗下的Cyrix X86微处理器事业部更是名声大噪。从Pentium时代的VP1，VP2，VP3，MVP3，MVP4，到PⅡ时代的Apollo pro 133，Apollo pro 133A，直至支持K7的Apollo KX133，VIA一直紧跟时代潮流。 MVP3是比较成功的芯片组。该芯片组北桥采用VT82C598（VT82C598AT），南桥采用VT82C596B。其中，VT82C598采用ATX结构，VT82C598AT采用Baby AT结构。该芯片组真正支持100MHz外频，正是它的应用才使Socket 7结构的市场常盛不衰，并发展为后来的Super 7结构。支持内存达1GB，二级Cache可支持到2MB也是它的特色，该芯片组还对K6－2 CPU和AGP接口专门做了优化，使得MVP3＋K6－2的配套销售红极一时。 VIA还是最早推行PC133规格的厂商，其Apollo pro 133、Apollo pro 133A都支持133MHz外频。其中Apollo pro 133使用了VT82C693A做北桥芯片，支持AGP 2×显示接口，Apollo pro 133A是Apollo pro 133的改进型，使用VT82C694X做北桥，支持VCM内存、AGP 4×接口。而Apollo KX133是VIA与AMD合作开发的支持AMD K7（Athlon）的芯片组，其北桥芯片是VT8317，南桥是VT82C686A，支持AGP 4×，PCI2.2，Ultra DMA33/66，2GB的同步内存和4组USB。该芯片组是基于K7 CPU的面向高端个人用户及服务器领域的产品，它比以前的任何一款芯片组提供了更加良好的兼容性以支持AGP 4×接口、200MHz外频和ATA/66硬盘接口，从而大幅度提升了目前PC的性能。VIA还与Trident合作开发了VIA ProMedia芯片组，该芯片组支持133MHz外频，Socket 370结构，内置显示卡、声卡、电视卡，面向低端家庭应用。 AMD 提起大名鼎鼎的AMD，相信是无人不知、无人不晓。AMD凭借去年下半年发布的K7微处理器在整数、浮点和3D诸方面的优异性能，全面超越Intel的PⅢ，从而一炮打响，成为PC界第一个在Intel制定的业界标准面前敢说“不”字的“叛逆者”，由此也诞生了AMD－750芯片组。AMD－750芯片组由AMD－751北桥和AMD－756南桥芯片构成，采用0.35微米制造工艺，能够在K7所支持的200MHz的EV6总线上提供1.6GB/s的带宽，这要比100MHz或133MHz的系统总线速度快50％～100％。该芯片组支持AGP 2×，PC100 SDRAM，ECC内存，Ultra ATA/66，4个USB接口和PCI2.2规范。 不过似乎AMD无意进入芯片组领域，到目前为止它生产的AMD－750芯片组，仍然只是少量地提供给一些厂家，进行试验和模拟开发，支持K7 CPU的兼容芯片组之用。 SiS SiS是我国台湾的一家高科技企业，以生产整合型主板控制芯片组而闻名。从早期的SiS5598芯片组，到集成了SiS6326的SiS530和SiS620，直到目前的SiS630芯片组，一直以整合芯片组占据了PC市场低端应用的半壁江山。最新SiS630芯片组用于Slot 1接口的PⅡ和PⅢ系列主板，其显著特点是把北桥的逻辑芯片、南桥芯片以及SiS300显示芯片整合到一起，并同时包含了Modem、HomePNA、网卡、DVD硬解压及3D立体声解码等功能，显示部分采用了专利的Ultra－AGP结构，支持最高达32MB的SDRAM或VCM显存。体积小、成本低是它的特点。 ALI 从486时代，ALI就以整合主板芯片组而著名于世。Pentium时代的代表作为AladdinⅣ，此芯片组又被称为TX pro，功能与Intel的TX芯片组相似，但价格比它便宜。Super 7时代的代表作是AladdinⅤ，该芯片组支持100MHz外频、AGP 2×接口，与AMD K6－2 CPU配合使用的性能良好。目前正在开发的ALi Aladdin Pro Ⅲ将是一款值得关注的、集成了支持最新PC133内存、ATA/66硬盘接口、强劲的3D显示功能以及硬件波表合成的声音控制芯片的芯片组。 |
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