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第一章 桌面计算机系统组件

Strata PC HTE 硬件技术工程师

学习目标

• 认识桌面计算机系统• 根据外观和定义识别桌面系统的各模块• 了解现场可更换部件的概念

课程目录

• 1.1 桌面计算机系统• 1.2 桌面系统的硬件组成• 1.3 现场可更换部件

桌面计算机系统

桌面计算机系统

硬件软件

桌面系统的硬件组成

主机

外设

输 入

处 理

存 储

输 出

• 桌面系统按功能区分为：输入、处理、存储、输出

输 入 处 理

存 储 输 出

• 1.2.1 主机箱内部硬件• 1.2.2 输入输出设备• 1.2.3 输入输出设备和主机的连接

1.2.1 主机箱内部硬件

• 主板• 电源、电源线• CPU 、冷却系统• 芯片组• 内存• 硬盘• 光盘驱动器• 软盘驱动器• IDE 电缆• 扩展卡 ( 电路板 )

1 CPU

2 内存3 北桥芯片4~9 外设接口12 AGP 插槽13 PCI 插槽

14 南桥芯片15 并行 ATA16 串行 SATA17 软驱18 主板上的电源插座

主板

• 主板的主要目的是给 CPU 提供一个放置的场所，同时允许所有设备能够和 CPU 进行通信，允许所有设备之间能互相进行通信。

主板

芯片组

• 芯片组是主板的核心，它对主板性能起决定性作用。

• CPU 工作需要芯片组给它帮忙，控制进出 CPU 的数据流和指令流，并精确同步所有处理过程；

※ 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。

• 两个芯片：北桥和南桥

• 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。

南桥芯片

北桥芯片

• 主板的分类– 针对不同用户分类– 按主板上 I/O 总线的类型分类– 按主板的尺寸分类

CPU

• CPU ，也称微处理器，它完成绝大多数的实际数据处理，就像人的大脑；

• CPU 的工作原理• CPU 技术参数• CPU 的分类

– Intel 系列– AMD 系列

Intel Pentium Intel Pentium MMX

CPU

Intel Pentium 4Intel Pentium 3

Intel Pentium D 和 Intel Pentium EE

Intel Core 2 Duo

冷却系统

• 冷却系统： CPU 工作会散发大量热，过热就无法工作，要配备冷却系统；

• 常用的冷却系统有：– 风扇– 散热片– 散热器 ( 风扇 + 散热膏 + 散热片 )

冷却系统 - 风扇 冷却系统 - 散热片

冷却系统 - 散热器

存储器

• 存储器：是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。

• 存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器、高速缓存、 BIOS 和辅助存储器。

内存

• 主存储器又称内存储器（简称内存）。

• 内存用来存储正在运行的程序和正在处理的数据， 容量越大运行系统和软件效果就越好。

内存（主存）

• 现在计算机的主存储器容量有 512MB 、 1GB 、 2GB 或更高

• 物理实质：是一组或多组具备数据输入输出和数据存储功能的集成电路，内存只用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的程序和数据就会丢失。

高速缓存

• 又称 Cache ，它位于 CPU 和主存储器之间，容量较小，速度很快，通常用 SRAM 组成。

• 由于 CPU 运算速度要比内存读写速度快得多，这样 CPU 就要耗费很长的时间等待数据到来或将数据写入到内存。

• 为了解决 CPU 运算速度与内存读写速度不一致的矛盾， 出现了高速缓存。

BIOS 存储器

• BIOS 存储器是用来存放 BIOS 的存储器。• BIOS 存储器中的数据和程序是非常重要的，通常不可随意修改或删除，这种存储器一般采用 ROM 型存储器芯片。早期主板上的 BIOS 芯片多使用 PROM 或EPROM ， 而目前大多数主板采用电可擦写的存储器来存储 BIOS 程序。

BIOS 存储器

辅助存储器

• 辅助存储器又称外存储器（简称外存）。

• 外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带， CD 等。

• 能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息。

• 由机械部件带动，速度与 CPU 相比就显得慢的多。

硬盘驱动器

• 硬盘主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。

• 硬盘和主板间用 IDE 电缆连接。

• 硬盘的分类：– 按尺寸– 按接口

硬盘驱动器 IDE 电缆

硬盘驱动器工作原理

光盘驱动器

• 光盘驱动器：是一个结合光学、机械及电子技术的产品。• 光盘的工作方式有两种： 恒定线速度和恒定角速度。• 光驱的分类：

– 与主板的连接方式– 安装的方式– 光盘驱动器按照格式分类

• 光盘是二级存储器。所以一旦断电，存储在 CD 上的数据依然可以保留。

光盘驱动器 光盘

光驱的机心

软盘驱动器

• 以前，在机箱内可看到的另一个二级存储设备是软盘驱动器，它能读取可保存 1． 44MB 数据的3寸磁盘。大多数主板为软盘驱动器提供一个插座。

• 当今软盘驱动器不像以前那样必须，而是很少配备。

软盘驱动器

移动存储设备

• 移动硬盘– 容量大– 速度相对快– 兼容性好， 即插即用– 高安全性和可靠性

• 优盘

扩展卡

• 扩展卡也叫电路板、接口卡，安装在主板上的扩展槽上。

• 按功能分有网卡、调制解调器卡、显卡、声卡等。

• 扩展卡安装好后，接口位于计算机机箱的背面

显卡

• 显卡是系统必备的设备，负责将 CPU 送来的影像数据处理成显示器可以识别的格式，再送到屏幕上形成影像。

• 主要作用是对图形运算进行加速。负责将 CPU 送来的的影象数据处理成显示器认识的格式，再送到显示器形成图象。

• 如果 CPU 的速度非常快，而显示速度却很慢，那就造成了一个“瓶颈”， 运算结果要花很长的时间才能显示到屏幕上。

• 显卡主要由显示芯片 ( 即图形处理芯片GraphicProcessingUnit) 、显存、数模转换器(RAMDAC) 、 VGABIOS 、各方面接口等几部分组成。

• 显卡分为：ISA 显卡PCI 显卡AGP 显卡PCI-E 显卡等

显卡

声卡

• 声卡 ( 也叫音频卡 ) 是 PC 的必要部件，它是计算机进行声音处理的适配器。

• 声卡有三个基本功能：– 音乐合成发音功能；– 混音器（ Mixer ）功能和数字声音效果处理器（ DSP ）功能；– 模拟声音信号的输入和输出功能。

声卡

网卡

• 网卡（ Network Interface Card ）是物理上连接计算机与网络的硬件设备，是计算机与局域网通信介质间的直接接口。

• 由于网络技术的不同，网卡的分类也有所不同，如大家所熟知的 ATM网卡、令牌环网卡和以太网网卡等。据统计，目前约有 80 ％的局域网采用以太网技术。

• 以太网网卡有 10M 、 100M 、 10M/100M及千兆网卡。

网卡

电源

• 计算机的电子系统中最重要的部件是电源，通常位于机箱后部。

• 电源实际并不产生电能，而是能转换电压并输出计算机工作能使用的电压。

• 计算机电源从墙上的插座中获取 110～ 120V 的交流电，并将其转换成电压低得多的直流电。老式的电源提供 5V或 12V直流电，而新型电源提供 3． 3V 、 5v 和 12V 的直流电。

• 电能供主板、 CPU使用，其他部件由主板上的端口或扩展槽供电。

• 除了为计算机提供电能外，电源还直接驱动一个风扇，可以为机箱内部降温。当机箱内温度超过华氏 185 度 (摄氏温度 85 度 ) 时，就可能会引起部件的故障。

电源、电源线

1.2.2 输入输出设备

• 输入设备：键盘、鼠标、手写板、扫描仪等

• 输出设备：显示器、音箱、投影仪、打印机、绘图仪等

• 键盘：– 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。

– 按外形分为标准键盘和人体工程学键盘。

人体工学键盘

– 常规的键盘有机械式按键和电容式按键两种，在工控机键盘中还有一种轻触薄膜按键的键盘，机械式键盘现在已基本被淘汰。

– 键盘的接口有 AT 接口、 PS/2 接口、 USB 接口和无线键盘，且很多键盘带有功能键。

• 鼠标：“鼠标”的标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse” 。鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。

– 鼠标按接口类型可分为串行鼠标、 PS/2 鼠标、总线鼠标三种。

– 鼠标的工作原理：鼠标按其工作原理的不同可以分为机械鼠标和光电鼠标。

– 无线鼠标和 3D 鼠标

串口鼠标 PS/2 鼠标

总线鼠标 机械鼠标

手写板

• 手写板由笔与基板两部分组成• 手写板分为电阻式和感应式两种

扫描仪

滚筒式扫描仪 平板式扫描仪

胶片扫描仪 底片扫描仪

• 显示器：• 分类：

– CRT 电子显像管– LCD 液晶

CRT 电子显像管

LCD 液晶

1.2.3 输入输出设备和主机的连接

现场可更换部件

现场可更换部件

• 现场可更换部件：大多数的台式机被设计的高度模块化，可以方便的更换零部件。

• 可更换的原因： PC 通常使用从不同卖主和制造商购买的零部件组装起来的。

• 可更换的目的：可以根据需要，提高或调整性能。

• 常用桌面系统的可更换部件有：

• 主板• 电源、电源线• CPU 、冷却系统• 内存• 硬盘

• 光盘驱动器• 显卡 ( 扩展卡 )

• 网卡 ( 扩展卡 )

• 声卡 ( 扩展卡 )

小结

本章旨在建立硬件软件概念，认识各种电脑硬件：主板、各种存储设备、电源、冷却系统、 CPU 、内存、显示和输入设备、各种适配器，掌握各部件之间的连接，建立起可更换部件的概念。