第一章微机硬件与组装

第一章微机硬件与组装 第二章磁盘第三章内存及内存管理第四章 BOIS 第五章 Windows 95/98 操作系统第六章实用工具软件第七章微机软件维护

内容简介 《计算机软件维护原理及技术》课程。以底层软件为主，硬件为辅的原则取材，全面论述586微机的结构与部件，深入微机底层，如磁盘结构、BIOS、中断、端口及引导记录等，并有机地将这些理论知识与占微机故障80%的软件故障的分析结合起来，从软维护的角度出发，剖析常见微机软故障，提供简便实用的因配置错误、误操作、病毒感染等引起的软故障的维护方法，特别是对硬盘重要数据的维护。

本课程从586微机组装入手，讲述微机软维护的原理和实用软维护技术。全面介绍586微机的硬件结构、磁盘系统、内存管理、总线、BIOS、WINDOWS 95/98系统结构与管理机制、病毒防治及系统和数据维护等内容。

本课程的特点是以微机系统的低层软、硬件为基础，并有机地与微机软件故障相结合，通过学习，既能弥补技能教育的不足，又能在更深层次理解和掌握计算机原理及应用。本课分七章讲授，学时数20。其实践部份配有动画演示。本课程的特点是以微机系统的低层软、硬件为基础，并有机地与微机软件故障相结合，通过学习，既能弥补技能教育的不足，又能在更深层次理解和掌握计算机原理及应用。本课分七章讲授，学时数20。其实践部份配有动画演示。

前言 微机数据破坏的种种故障所产生的机理，以及数据维护、数据恢复的方法都涉及到微机的硬件、软件底层理论基础知识，包括微机硬件资源、磁盘结构，微机引导重要数据、文件管理系统等内容。

任何计算机系统都是由计算机硬件和软件组成。硬件是计算机系统中实际存在的物理实体，物理上由电子器件、印刷电路、插件、引线等组成。任何计算机系统都是由计算机硬件和软件组成。硬件是计算机系统中实际存在的物理实体，物理上由电子器件、印刷电路、插件、引线等组成。

微机硬件结构的主要部分包括处理器(又称CPU)、存储器(内存)、输入／输出系统(简称I／O)和数据存储系统四大部分。微机硬件结构的主要部分包括处理器(又称CPU)、存储器(内存)、输入／输出系统(简称I／O)和数据存储系统四大部分。常见的微机有三大部件：主机、键盘和显示器。在主机箱内，装有主板、电源、软盘驱动器、硬盘、光驱、适配卡；而主板上有CPU、内存、周边控制芯片、扩展槽、键盘接口、串并口、USB接口等。

第一节微处理器 一、微处理器概述 CPU是计算机系统的运算核心。传统的定义为：CPU由控制单元CU、算术逻辑运算单元ALU与存储单元MU组成。上述部分在早期的中、大型计算机中以设计复杂的电子线路板构成，后以集成电路芯片的形式出现，这种芯片称微处理器。

微处理器执行最底层的计算机指令，从内存中读取指令和数据，按要求自动完成加、减及逻辑运算，控制和协调微机一步一步地执行程序，并输出结果。微处理器执行最底层的计算机指令，从内存中读取指令和数据，按要求自动完成加、减及逻辑运算，控制和协调微机一步一步地执行程序，并输出结果。

二、微处理器简介 外部数据线(位) 寄存器宽度(位) 时钟频率 (MHz) 可导址内存地址总线(位) 含晶体管数(万) 公布日期 CPU型号 20 24 32 32 32 32 32 32 32 32 32 71.11 78.6 82.2 85.10 89.8 97.5 95.4 97.1 97.5 99.2 98.4 00.11 4004 8086 80286 80386DX 80486DX Pertium Pertium pro P55c PII PIII 赛扬 P4 4 16 16 32 32 32 32 32 32 32 32 32 4 16 16 32 32 64 64 64 64 64 64 64 0.108 4.77 6~20 12.4, 20, 25, 33 25, 33, 50 50, 60, 66 150~260 166~266 233~450 533~1G 266~1G 800~2.5G 640B 1M 16M 4G 4G 4G 4G 4G 4G 4G 4G 4G 2.3 2.9 13.4 27.5 120 3800 450 750 950 <1900

 CPU最初是从4位微处理器4004开始，发展到8位的8086，16位的80286和32位的80386、80486、 Pentium系列，及最新的64位的CPU。除上述Intel公司的产品外，非Intel公司如AMD公司和威盛（Cyrix）公司，推出了K系列和M系列等奔腾级CPU芯片，从而形成目前市场上CPU芯片的三大主流。

Pentium CPU的性能指标： 微处理器的主要指标有主频、数据总线宽度、寻址总线宽度、超标量结构等。

1. 主频 CPU的主频是指CPU工作时的时钟频率。微处理器时钟频率以MHz(兆赫兹)来计量。主频又称内核频率。相对而言微机还有外频（也称系统时钟），它是微机系统的基本时钟，外频是主板时钟发生器为CPU及其它总线产生的标准时钟信号。

2．数据总线宽度 微处理器的运算数据位数分为8位、16位、32位和64位等。一般而言，微处理器位数越多，运行能力越强，工作速度越快。 3．地址总线宽度地址总线宽度决定了CPU可以访问的内存地址空间，由微处理器的地址线数决定。

4．工作电压 工作电压是指CPU正常工作所需的电压。 5．超标量结构超标量是指1个时钟周期内CPU可以执行1条以上的指令。

Pentium CPU采用的新技术： 1.流水技术 2.分支预测 3.寄存器重名 4.乱序执行 5.双重分离式高速缓存 6.简易指令集

提示CPU速度的因素： 1. 先进的制造工艺及技术先进的制造工艺可减小晶园的尺寸，其措施是采用更细的印刷电路制线（即用小的μm制造工艺）。 2．更小的芯片面积和功耗电信号传输的快慢依赖于芯片制造商使用的技术和硅片工作温度，改进的措施是采用多层金属技术。

3．更长的流水线 • 在1个时钟周期做更少的工作； • 更小的时钟周期内执行确定的几条指令； • 更多的流水线。 4．采用简易指令集（RISC）

(一)Intel Pentium P54C系列 Intel公司最早推出的Pentium CPU为P5，时钟频率为50、55、60、66 MHz。

(二)Pentium Pro处理器 中文名为“ 高能奔腾”，俗称686，是第一个基于RISC内核和32位软件的微处理器。 Pentium Pro CPU按双腔结构制作，含CPU和二级Cache，使用Socket 8插座。主频150260 MHz。该主频很容易采用多处理器结构，适用于服务器。该芯片设计上注重了32位代码的优化，在网络服务器系统上能充分发挥其性能；

（三）Pentium P55C系列CPU 中文名为“多能奔腾”。它是为改善PC图形、音响，加速多媒体视听和为通信应用软件开发的新型处理器，实际上是带有多媒体扩展结构MMX(Multi Media eXtension)的奔腾CPU芯片。采用多媒体CPU的微机在进行视频、音频处理时，具有很平滑的视频播放能力、清晰逼真的画面、完美的音响效果。

（四）Pentium Ⅱ处理器 PⅡ系列微处理器是在Pentium Pro CPU基础上融入MMX技术，优化16位代码。PⅡ系列CPU采用双重独立总线技术，芯片设计上把2级高速缓存移至微处理芯片外，将CPU与L2装在同1块基块上，然后封装在黑色卡匣里，构成1个完整的处理器插件，L2容量为512KB，并以CPU主频的一半速度运行，在结构上，采用Solt 1接口标准和单边接触盒（SECC）封装技术，用新型Slot 1插头与主板相连。

（五）赛扬处理器 赛扬系列CPU最先是采用Slot 1架构，后又多数采用Socket 370结构，

（六）Pentium Ⅲ处理器 采用P6微架构，起始主频450MHz，设计时针对32位应用程序进行优化，采用双重独立总路线、动态执行等技术。 Pentium Ⅲ 处理器新增加增强音频、视频和3D图形效果的SSE(Streaming SIMD Extensions Instructions)指令集（最早称KNI），内含70条新指令，全面增强3D几何运算，增强了动画、图像、音效、网络、语言识别功能，

（七）P4 2000.11 Intel推出P4采用Willamett核心。主频1GHz，核心电压1.75V，采用0.18m铝布线工艺，L2为256KB，引脚数423，使用RDRAM。 20021.1.8 推出Northwood核心的P4，主频2.0GHz，核心电压1.45V，采用0.13m铜布线工艺，L2为512KB，引脚数478，采用DDRAM。已推出3.5GHz的P4。

（八）AMD奔腾级芯片 1.K5系列 2.K6系列 ⑴ K6 ⑵ K6 — II 首款采用3DNOW!指令集的K6-2芯片，用新型的3D指令集来增强CPU性能，结合超标量MMS功能，可产生高质量的影像和图形效果。

⑶ K6 — III 采用Super 7插座，K6-3最大的变化是内部集成了256KB的二级缓存。 3.K7系列 K7芯片插座为Slot A架构,采用Slot A架构,芯片采用Alpha总线协议EV6，比Inter的P6 GTL+总线协议有许多结构上的革新，支持200MHz外频.

（九）Cyrix奔腾级芯片 1.Cyrix 6X86 CPU系列 2.Cyrix 6X86 MX&MⅡ CPU系列 3.威盛Cyrix III系列

三、CPU的性能指标 IBM、Cyrix、 AMD、SGS-Thomson联合制定了P+Rating (Performace Equivalecy Rating)，即“ 额定性能”标准。为客观评价兼容芯片与Intel Pentium芯片的性能，提供了比较依据。 P+Rating指数是以Winstone 96为测试依据，将AMD、Cyrix等非Intel CPU与Intel奔腾系列CPU进行比较来评定其性能，而无需关心本身的名称和主频。

真实性能标准： 由AMD公司提出的全新的、精确测评处理器运行应用程序性能的标准。主频 * IPC值 = CPU 的性能注：IPC值为一个时钟周期内运行的指令数。

四、CPU展望 微机CPU的快速更新带动了微机技术的发展。 Intel、AMD、Cyrix公司推出P4、K7和MⅡ以后，将不断推出主频更快、性能更好的32位CPU及64位CPU芯片。下一代处理器中将采用VLIW(Very Long Instruction Word，即极长指令)技术且带MMX技术的64位微处理器，

64位CPU简介 Intel 公司的X86指令集，限制了CPU性能的进一步提高，为此推出了“显性并行指令集（EPIC）。 Intel 公司的Merced Apple公司的PowerPC Sun公司的Ultra SPARCIII

新的IA-64（64位架构）首款处理器Merced具有64位寻址能力和64位宽的寄存器，有100万TB的地址空间，足以运算企业级任务。具有比X86CPU更多的执行单元，可大大增加并行处理工作。新的IA-64（64位架构）首款处理器Merced具有64位寻址能力和64位宽的寄存器，有100万TB的地址空间，足以运算企业级任务。具有比X86CPU更多的执行单元，可大大增加并行处理工作。

五、Pentium CPU插座 各代CPU中对总线信号的定义和封装方式都有具差异，因而都会重新设计不同的插座与主板上的其它组件连接，即会有不同的插座形式的插槽和插座。

微机CPU插座有两大类，即Socket X和Slot X。 Socket 3/4/5/7 Super 7 Socket 8 Socket 370 FC-PGA 370 Socket 423、462、478 Socket A slot 1、slot 2、slot 3 slot A

第二节存储器 存储器有外存和内存之分。外存指软、硬盘、光盘、磁带等；微机的内存包括只读存储器ROM、随机存储器RAM。微机的内存通指动态RAM存储器。

一、存储器分类 1．ROM（只读存储器） 2．EPROM、EEPROM（可擦除ROM）和Flash ROM（闪速存储器）。 3．RAM随机存储器 RAM(Random Access Memory)是在加电的情况下用来存储数据，既可读出也可写入，使用时，还必须定期刷新。静态RAM(Static RAM)不需要定期刷新，作高速暂存用。

二、DRAM（动态内存芯片） 动态内存芯片从外形结构上分两大类：一是双列直插式(Dual In－line Package，简称DIP)；另一类是条形直插式存储器模块。

内存条分三种接口形式，一种是单边接触内存模组（Single-In Line Memory Module，简称SIMM）接口，有30针和72针两种；另一种是双边接触内存模组（Dual Line Memory Module，简称DIMM ）接口，常为168针。DRAM内存常为72线，EDO RAM有72线和168线，SDRAM为168线,新的DDR为184.230。RDRAM采用RIMM接口。主板上的内存的“ 体”(Bank)

三、SRAM（静态存储器） 静态存储器(Static RAM)又指主板上安装的外部高速缓存(External Cache)。作为CPU与DRAM之间的缓冲区，CPU存数据时，先送入SRAM的缓冲区，然后再以较慢的速度，适时地送入DRAM，以克服慢速内存在传输中的瓶颈现象，从而提高整机的运行速度。

四、新型高速存储器 （一）EDO RAM (扩展数据输出RAM) （二）SDRAM（同步RAM） SDRAM可和外频同步运行，采用3.3V工作电压，高工作频率可达100MHz（10ns），已提升到133 MHz（7ns）。

（三）DDRSDRAMⅡ（同步内存） 184引脚的DDR（Double Data Rate，双数据速率）SDRAM，是目前SDRAM的改进产品。 DDR II：工作电压1.8V，工作频率100MHz时，每根DDR II引脚带宽400MB/s，150MHz时。每根DDR II引脚带宽600MB/s。

（四）RDRAM（存储器总线式动态RAM） 存储器总线式动态RAM,它能在300MHz频率下工作。RDRAM的工作电压为2.5V。 RDRAM芯片引脚数为184。

五、内存规范 1.PC100规范 PC100规范是Intel公司配合BX芯片组推出的一套内存标准，使计算机各部件能在100MHz总线速度下稳定且有效工作而制定的内存标准。

2.PC133规范 PC133规范延用了PC100的大部分规范，可采用168线的SDRAM或184线的DDRAM，3.3V工作电压，要求内存带SPD芯片。 133MHz外频、AGP 4X与PC133内存是一种最佳的配合。

六、闪速ROM 闪速存储器(Flash Memory)又称快擦写存储器。微机主板BIOS由Firmware和ROM芯片组成。Firmware是软件，是固化在集成电路内部的程序代码。Flash ROM的最大特点是它的Firmware可更新操作。

第三节微机主板 一、主板概述主板是负责处理器、内存、显卡与外部接口联系的电路板。

主板是一块矩形的多层印刷电路板，在其上安装必要的芯片、电阻、电容、相关组件及各种连接器。微机中CPU、内存、显卡等装置，通过连接器跟主板相连，以构成最小可运行的计算机系统硬件环境。主板是一块矩形的多层印刷电路板，在其上安装必要的芯片、电阻、电容、相关组件及各种连接器。微机中CPU、内存、显卡等装置，通过连接器跟主板相连，以构成最小可运行的计算机系统硬件环境。主板分为两大类：AT主板(Baby-AT)和ATX(扩展AT)主板。

第一章 微机硬件与组装