第一部分微机硬件原理与组装 第一章微机硬件组成 1.1PC机的由来 计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出等设备构成。20世纪70年代初期， 由于大规模集成电路技术的发展，可以把运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理 器(Central Processing Unit,CPU,也称微处理器。微电子技术的发展和微处理器的出现， 人们才有可能将计算机所有的部件安装在一个小小的机箱之内，微型计算机一微机才由人们 最初的梦想变为可能。 1981年8月I2日，IBM公司在纽约宣布IBM PC机（即Personal Computer个人计算机 的简称)面世，计算机从此进入了个人电脑的新纪元。第一台IBM PC采用Itel的8O88微 处理器芯片，主频4.77MHz,有64KB内存，采用低分辨率单色显示器，使用单面160K软 盘存储文件和操作系统，配备了微软公司编写的MS-DOS1.0操作系统软件。 BMPC机问世的意义在于：它采用了开放的标准。当时美国苹果公司的AppleⅡ早己 于1977年推出，为了抢夺己被苹果机占据的微机市场，IBM公开了所有技术细节和设计规 范，并允许其它公司制造符合这些规范的PC机零部件甚至整机。对于IBM来说，迈出这一 步非同小可，不仅使广大用户认可了PC机，而且促使世界各地的电子厂商争相转产P℃机， 仿造出来的产品就是PC兼容机，就是我们现在通常所说的P℃机。 1982年以后，Inte1公司陆续发布了80286处理器、386处理器和486处理器。随着微 处理器的不断升级，P℃机也随之不断地更新换代，之后PC机的名称就以微处理器的型号来 命名。例如，由80286处理器制成的微机就是286微机：由80386处理器构成的微机被称为 386微机。P℃机的性能不断得到提高，应用范围也日趋扩大，最终，P℃机成为微机市场的 主流产品，P℃机也成为微机的代名词。在以后的章节中，如果不加特别说明的话，我们所 说的微机就是指PC机。 IBM的开放政策激发了“组装”PC产业的成长，形成了目前规模巨大的PC产业。20多 年后的今天，全世界一年大约要卖出一亿多台PC机。成千上万的公司专注于制造PC机上的 某个部件，有些公司干脆从第三方企业手中购买所有零部件，自己只完成装配的过程。现在， PC机己经进入千家万户，PC机也从普通的台式电脑演变成现在的笔记本电脑、多媒体电脑、 网络PC、掌上电脑(Pocket PC)。 1.2PC机的组成 一台微机有很多硬件组成，这些硬件的功 能各异，各自完成相应的工作，如输入、输出、 运算和存储。从外观上，我们平时所见到的微 机由显示器、键盘、鼠标、音箱和主机等部分 组成，主机是一台微机的主要部件。在后面的 章节中，我们主要介绍微机主机的构成及相关 的概念。 佳屋」刊日 图1.1第一台IBM PC机
第一部分 微机硬件原理与组装 1 第一章 微机硬件组成 1.1 PC 机的由来 计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出等设备构成。20 世纪 70 年代初期， 由于大规模集成电路技术的发展，可以把运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理 器(Central Processing Unit，CPU)，也称微处理器。微电子技术的发展和微处理器的出现， 人们才有可能将计算机所有的部件安装在一个小小的机箱之内，微型计算机—微机才由人们 最初的梦想变为可能。 1981 年 8 月 12 日，IBM 公司在纽约宣布 IBM PC 机（即 Personal Computer 个人计算机 的简称）面世，计算机从此进入了个人电脑的新纪元。第一台 IBM PC 采用 Intel 的 8088 微 处理器芯片，主频 4.77MHz，有 64KB 内存，采用低分辨率单色显示器，使用单面 160K 软 盘存储文件和操作系统，配备了微软公司编写的 MS-DOS 1.0 操作系统软件。 IBM PC 机问世的意义在于：它采用了开放的标准。当时美国苹果公司的 Apple II 早已 于 1977 年推出，为了抢夺已被苹果机占据的微机市场，IBM 公开了所有技术细节和设计规 范，并允许其它公司制造符合这些规范的 PC 机零部件甚至整机。对于 IBM 来说，迈出这一 步非同小可，不仅使广大用户认可了 PC 机，而且促使世界各地的电子厂商争相转产 PC 机， 仿造出来的产品就是 PC 兼容机，就是我们现在通常所说的 PC 机。 1982 年以后，Intel 公司陆续发布了 80286 处理器、386 处理器和 486 处理器。随着微 处理器的不断升级，PC 机也随之不断地更新换代，之后 PC 机的名称就以微处理器的型号来 命名。例如，由 80286 处理器制成的微机就是 286 微机；由 80386 处理器构成的微机被称为 386 微机。PC 机的性能不断得到提高，应用范围也日趋扩大，最终，PC 机成为微机市场的 主流产品，PC 机也成为微机的代名词。在以后的章节中，如果不加特别说明的话，我们所 说的微机就是指 PC 机。 IBM 的开放政策激发了“组装”PC 产业的成长，形成了目前规模巨大的 PC 产业。20 多 年后的今天，全世界一年大约要卖出一亿多台 PC 机。成千上万的公司专注于制造 PC 机上的 某个部件，有些公司干脆从第三方企业手中购买所有零部件，自己只完成装配的过程。现在， PC 机已经进入千家万户，PC 机也从普通的台式电脑演变成现在的笔记本电脑、多媒体电脑、 网络 PC、掌上电脑(Pocket PC)。 1.2 PC 机的组成 一台微机有很多硬件组成，这些硬件的功 能各异，各自完成相应的工作，如输入、输出、 运算和存储。从外观上，我们平时所见到的微 机由显示器、键盘、鼠标、音箱和主机等部分 组成，主机是一台微机的主要部件。在后面的 章节中，我们主要介绍微机主机的构成及相关 的概念。 图 1.1 第一台 IBM PC 机
第一部分微机硬件原理与组装 R 类麻怕附健 计机系统中使用的 个机便 向验 机箱 素我指的 你ò用0 显示器 快麻卻出频 长依回要 进设 键盘修 音箱 登游目最 鼠标 图1.2微型计算机的外观 1.2.1显示器 显示器是计算机必不可少的部件之一，没有了显示器，就无法实现人机交流。显示器的 好坏直接关系到用户的健康，特别是眼晴的健康。显示器的种类较多，按不同的方法可以划 分出不同的种类。 1、显示器的种类 (1)按显像管分类 按显示器的显像管分类，可以将显示器分为电子枪束产生图像的CRT(Cathode Ray Tube) 显示器和LCD(Liquid Crystal Display)显示器。CRT显示器是目前普及率最高的显示器。而 LCD显示器与传统的CT显示器相比，显得小巧轻便，同时LCD显示器耗电量和辐射量 都较小，可以很好地保障用户身体的健康。但是目前液晶显示器价格较高，显示的分辨率和 色彩方面还赶不上CRT显示器。 (2)按屏幕大小分类 显示器按显示屏的大小可以分为15英寸、17英寸、19英寸和21英寸的显示器，需注 意的是，可视面积与显示屏大小是有区别的。CT显示器由于工艺等方面的原因，导致其 显示屏不能完全显示内容，即可视面积比标称的显示屏要小一些。一般情况下，17英寸的 CT显示器，其可视面积约为16英寸。LCD显示器就不一样了，其显示屏的大小与可视面 积是一致的。这就是为什么17英寸CT显示器与15英寸LCD显示器看上去大小差不多的 原因。 (3)按其显示色彩分类 显示器按其显示色彩来分类，可分为单色显示器和彩色显示器。目前单色显示器除了在 些特殊的场合还能见到外，已经很少使用，彩色显示器是主流。 (4)按显示屏的形状分类 显示器按显示屏的形状分类，可分为球面显示器和纯平显示器。球面显示器多见于早期 14英寸和15英寸的CRT显示器，而纯平显示器则多见于17英寸及更大的CRT显示器或 LCD显示器。 2、CRT显示器的技术指标 CT显示器是目前使用广泛的一种显示器，它具有高性能和低价格等诸多优点。对于 一台CT显示器性能的好坏，可以从以下几个方面进行考虑。 (1)点距
第一部分 微机硬件原理与组装 2 图 1.2 微型计算机的外观 1.2.1 显示器 显示器是计算机必不可少的部件之一，没有了显示器，就无法实现人机交流。显示器的 好坏直接关系到用户的健康，特别是眼睛的健康。显示器的种类较多，按不同的方法可以划 分出不同的种类。 1、显示器的种类 (1)按显像管分类 按显示器的显像管分类，可以将显示器分为电子枪束产生图像的 CRT(Cathode Ray Tube) 显示器和 LCD(Liquid Crystal Display)显示器。CRT 显示器是目前普及率最高的显示器。 而 LCD 显示器与传统的 CRT 显示器相比，显得小巧轻便，同时 LCD 显示器耗电量和辐射量 都较小，可以很好地保障用户身体的健康。但是目前液晶显示器价格较高，显示的分辨率和 色彩方面还赶不上 CRT 显示器。 (2)按屏幕大小分类 显示器按显示屏的大小可以分为 15 英寸、17 英寸、19 英寸和 21 英寸的显示器，需注 意的是，可视面积与显示屏大小是有区别的。CRT 显示器由于工艺等方面的原因，导致其 显示屏不能完全显示内容，即可视面积比标称的显示屏要小一些。一般情况下，17 英寸的 CRT 显示器，其可视面积约为 16 英寸。LCD 显示器就不一样了，其显示屏的大小与可视面 积是一致的。这就是为什么 17 英寸 CRT 显示器与 15 英寸 LCD 显示器看上去大小差不多的 原因。 (3)按其显示色彩分类 显示器按其显示色彩来分类，可分为单色显示器和彩色显示器。目前单色显示器除了在 一些特殊的场合还能见到外，已经很少使用，彩色显示器是主流。 (4)按显示屏的形状分类 显示器按显示屏的形状分类，可分为球面显示器和纯平显示器。球面显示器多见于早期 14 英寸和 15 英寸的 CRT 显示器，而纯平显示器则多见于 17 英寸及更大的 CRT 显示器或 LCD 显示器。 2、CRT 显示器的技术指标 CRT 显示器是目前使用广泛的一种显示器，它具有高性能和低价格等诸多优点。对于 一台 CRT 显示器性能的好坏，可以从以下几个方面进行考虑。 (1)点距
第一部分微机硬件原理与组装 点距是指显像管水平方向上相邻同色荧光粉像素间的距离。点距越小，显示屏幕上的图 像也越细腻。这就要求显示器的会聚性能良好，才可以达到最佳的效果。现在主流的显示器 点距分别为0.28mm、0.27mm、0.26mm、0.25mm、0.24mm、0.21mm。 (2)分辨率 分辨率是屏幕上可以容纳像素点的总和。分辨率越高，屏幕上的像素越多，图像就更加 精细，单位面积中所能显示的内容也越多。一般说来，只要显示器的视频带宽大于某分辨率 可接受的带宽，它就能达到这一个分辨率。同时，分辨率还分为最高分辨率和最佳分辨率， 最高分辨率是指显示器支持的最高显示分辨率，当显示器设为最高分辨率时，显示器的刷新 频率会降为65Hz以下，这样容易造成眼晴的疲劳。而最佳分辨率是指该显示器在工作时最 合适的分辨率，同时显示器的刷新频率会在85Hz以上。如现在17英寸的CT显示器其最 高分辨率可达1600×1200，刷新频率为65Hz:最佳分辨率为1024×768，刷新频率为85Hz。 (3)刷新频率 荧光屏中的电子枪打到屏幕上以自左到右、自上而下的顺序进行扫描，扫完整个屏幕为 一次刷新，每秒钟扫完屏幕的次数称为刷新频率。刷新频率的高低对人的眼睛有很大影响， 显示器的刷新频率越高，图像闪烁和抖动就越不明显，长时间的工作也不至于引起头晕目眩 等症状。现在的显示器一般在最佳分辨率下都可以工作在85Hz以上，因为在85Hz以上的 刷新频率工作时，人眼基本感觉不到显示器在闪烁。 (4)视频带宽 视频带宽是指每秒钟显示器的电子枪扫描过的总像素数，这决定了显示器所能达到的最 高工作频率。在理论上，视频带宽=水平像素×垂直像素×刷新频率。但在实际应用之中， 为了避免图像边缘的信号衰减，保持图像的清晰，电子枪的扫描范围略大，水平方向大于 25%,垂直方向大于8%，过程扫描系数为8%，所以，真正的视频带宽应该再乘以1.5。显 示器的视频带宽是决定显示器性能好坏的重要指标，其值越大，表明显示器的性能越好，同 时价格也会较贵。 3、液晶显示器 液晶显示器(LCD)是纯平的显示器，液晶显示器可分为无源阵列彩显DSN-LCD和薄 膜晶体管有源阵列彩显TFT-LCD。确切来说，DSTN-LCD显示屏不能算是真正的彩色显示 器，因为屏幕上每个像素的亮度与对比度是不能单独控制的。因此DSTN-LCD又被称为伪 彩显。DSTN-LCD主要用于早期的笔记本电脑，目前在计算机领域多采用TFT-LCD。 TFT-LCD屏幕上的每个像素都由集成在像素点后面的薄膜晶体管控制，使得每个像素都可 以被单独控制，从而显示出更真实的效果。目前笔记本电脑使用的显示屏和个人计算机使用 的液晶显示器采用的都是TFT-LCD: 4、液晶显示器的技术指标 液晶显示器采用的技术与CT显示器大不相同，因此技术指标也不尽相同。 (1)点距 受技术方面的限制，液晶显示器的点距比C℉T显示器略大，普遍为0.297mm,高端的 液晶显示器点距可达0.264mm。 (2)分辨率 液晶显示器的分辨率也与CT显示器的分辨率不同。一般情况下厂商会提供其最佳的 分辨率。无特殊情况最好使其工作在最佳分辨率状态下，否则可能出现显示错误的情况，如 文字显示不清楚等。主流的15英寸液晶显示器最佳分辨率多为1024×768。 (3)刷新频率 液晶显示器是对整个画面进行扫描刷新，不像CT显示器那样以扫描线的方式来扫描 刷新，因此液晶显示器的刷新频率即使在65Hz以下，人眼也不会感觉到显示器的闪烁。15 3
第一部分 微机硬件原理与组装 3 点距是指显像管水平方向上相邻同色荧光粉像素间的距离。点距越小，显示屏幕上的图 像也越细腻。这就要求显示器的会聚性能良好，才可以达到最佳的效果。现在主流的显示器 点距分别为 0.28mm、0.27mm、0.26mm、0.25mm、0.24mm、0.21mm。 (2)分辨率 分辨率是屏幕上可以容纳像素点的总和。分辨率越高，屏幕上的像素越多，图像就更加 精细，单位面积中所能显示的内容也越多。一般说来，只要显示器的视频带宽大于某分辨率 可接受的带宽，它就能达到这一个分辨率。同时，分辨率还分为最高分辨率和最佳分辨率， 最高分辨率是指显示器支持的最高显示分辨率，当显示器设为最高分辨率时，显示器的刷新 频率会降为 65Hz 以下，这样容易造成眼睛的疲劳。而最佳分辨率是指该显示器在工作时最 合适的分辨率，同时显示器的刷新频率会在 85Hz 以上。如现在 17 英寸的 CRT 显示器其最 高分辨率可达 1600×1200，刷新频率为 65Hz；最佳分辨率为 1024×768，刷新频率为 85Hz。 (3)刷新频率 荧光屏中的电子枪打到屏幕上以自左到右、自上而下的顺序进行扫描，扫完整个屏幕为 一次刷新，每秒钟扫完屏幕的次数称为刷新频率。刷新频率的高低对人的眼睛有很大影响， 显示器的刷新频率越高，图像闪烁和抖动就越不明显，长时间的工作也不至于引起头晕目眩 等症状。现在的显示器一般在最佳分辨率下都可以工作在 85Hz 以上，因为在 85Hz 以上的 刷新频率工作时，人眼基本感觉不到显示器在闪烁。 (4)视频带宽 视频带宽是指每秒钟显示器的电子枪扫描过的总像素数，这决定了显示器所能达到的最 高工作频率。在理论上，视频带宽＝水平像素×垂直像素×刷新频率。但在实际应用之中， 为了避免图像边缘的信号衰减，保持图像的清晰，电子枪的扫描范围略大，水平方向大于 25％，垂直方向大于 8％，过程扫描系数为 8％，所以，真正的视频带宽应该再乘以 1.5。显 示器的视频带宽是决定显示器性能好坏的重要指标，其值越大，表明显示器的性能越好，同 时价格也会较贵。 3、液晶显示器 液晶显示器(LCD)是纯平的显示器，液晶显示器可分为无源阵列彩显 DSTN-LCD 和薄 膜晶体管有源阵列彩显 TFT-LCD。确切来说，DSTN-LCD 显示屏不能算是真正的彩色显示 器，因为屏幕上每个像素的亮度与对比度是不能单独控制的。因此 DSTN-LCD 又被称为伪 彩显。DSTN-LCD 主要用于早期的笔记本电脑，目前在计算机领域多采用 TFT-LCD。 TFT-LCD 屏幕上的每个像素都由集成在像素点后面的薄膜晶体管控制，使得每个像素都可 以被单独控制，从而显示出更真实的效果。目前笔记本电脑使用的显示屏和个人计算机使用 的液晶显示器采用的都是 TFT-LCD。 4、液晶显示器的技术指标 液晶显示器采用的技术与 CRT 显示器大不相同，因此技术指标也不尽相同。 (1)点距 受技术方面的限制，液晶显示器的点距比 CRT 显示器略大，普遍为 0.297mm，高端的 液晶显示器点距可达 0.264mm。 (2)分辨率 液晶显示器的分辨率也与 CRT 显示器的分辨率不同。一般情况下厂商会提供其最佳的 分辨率。无特殊情况最好使其工作在最佳分辨率状态下，否则可能出现显示错误的情况，如 文字显示不清楚等。主流的 15 英寸液晶显示器最佳分辨率多为 1024×768。 (3)刷新频率 液晶显示器是对整个画面进行扫描刷新，不像 CRT 显示器那样以扫描线的方式来扫描 刷新，因此液晶显示器的刷新频率即使在 65Hz 以下，人眼也不会感觉到显示器的闪烁。15
第一部分微机硬件原理与组装 英寸液晶显示器在1024×768的最佳分辨率下，其刷新频率可达到75Hz。 (4)亮度与对比度 亮度与对比度是液晶显示器比较重要的技术指标之一，现在液晶显示器的亮度多为 280CDm2,有的液晶显示器亮度甚至达到了500CD/m2。在对比度方面，液晶显示器的对 比度愈高，显示的效果也越佳，如15英寸液晶显示器的对比度可达400：1。 (⑤)响应时间 液晶显示器的响应时间以s(毫秒)为单位，指的是一个亮点转换为暗点的速度。响应 时间较长时，用户会看到显示屏有拖尾的现象，从而影响整个画面的效果。当响应时间较短 时，拖尾的现象就会消失，从而保障显示的质量。目前5英寸液晶显示器的响应时间多为 25ms或16ms,基本可以消除拖尾现象。 (6)可视角度 CT显示器有180°的可视角度，而早期的液晶显示器可视角度很小，这样当人眼与显 示屏的角度稍大一点时，就无法看清显示的内容。现在的液晶显示器有了长足的进步，其可 视角度也大大增加。可视角度分为水平的可视角度和垂直的可视角度。目前15英寸液晶显 示器水平可视角度和垂直可视用度都可以达到170°。 (7)坏点 由于液晶显示器的显示面板采用的是一个个的发光点，因此难免会出现坏点现象。所谓 的坏点是指某一点的颜色不会再发生任何变化。坏点主要分为亮点和暗点。检测坏点时，可 以让显示屏显示全白或全黑的图像。当在全白的图像上出现了黑点，表明该坏点是暗点：如 在全黑的图像上出现了白点，则表明该坏点为亮点。 5、显示器的连接线 显示器主要有两根连接线，一根为电源线，提供显示器的电源：另一根为数据线，与主 机显卡的输出接口相连。 1.2.2键盘 键盘是计算机基本的输入设备之一，虽 然由于Windows的广泛使用，可以由鼠标或 其它输入设备来替代键盘的部分功能，但是 在文本处理或程序设计时，还是主要靠键盘 来进行输入。 按键盘的结构划分，可将键盘分为机械 .com.cn 式和电容式两类。机械式键盘在击键时需用 较大的力，手很容易疲劳，目前这种键盘己 图1.3人体工程学键盘 被淘汰。现在流行的键盘是电容式键盘。 按键盘外形的不同，又可将键盘分为标 准键盘和人体工程学键盘，上图就是一款人体工程学的键盘。人体工程学键盘采用了符合手 摆放姿势的工艺设计，使用者不必有意识地夹紧双臂，从而可以保持一种比较自然的状态， 这样可以有效地降低左右手键区的误击率，并减少由于手腕长期悬空导致的疲劳。 键盘的接口类型有AT接口、PS/2接口和USB接口。AT接口，俗称大口，是早期键盘 所使用的接口，目前己基本被淘汰。PS2接口，俗称小口，是目前流行的键盘接口。USB 接口是新兴的键盘接口，支持热插拔功能，但是需要主板的BOS支持。 1.2.3鼠标 鼠标也是基本的输入设备之一。现在的计算机工作界面为图形界面，通过鼠标，用户可 以方便、快速地完成很多操作。 鼠标按结构的不同分为机械式鼠标和光电式鼠标两大类。机械式鼠标通过鼠标下面的滚
第一部分 微机硬件原理与组装 4 英寸液晶显示器在 1024×768 的最佳分辨率下，其刷新频率可达到 75Hz。 (4)亮度与对比度 亮度与对比度是液晶显示器比较重要的技术指标之一，现在液晶显示器的亮度多为 280CD/m2，有的液晶显示器亮度甚至达到了 500CD／m2。在对比度方面，液晶显示器的对 比度愈高，显示的效果也越佳，如 15 英寸液晶显示器的对比度可达 400：1。 (5)响应时间 液晶显示器的响应时间以 ms(毫秒)为单位，指的是一个亮点转换为暗点的速度。响应 时间较长时，用户会看到显示屏有拖尾的现象，从而影响整个画面的效果。当响应时间较短 时，拖尾的现象就会消失，从而保障显示的质量。目前 15 英寸液晶显示器的响应时间多为 25ms 或 16ms，基本可以消除拖尾现象。 (6)可视角度 CRT 显示器有 180°的可视角度，而早期的液晶显示器可视角度很小，这样当人眼与显 示屏的角度稍大一点时，就无法看清显示的内容。现在的液晶显示器有了长足的进步，其可 视角度也大大增加。可视角度分为水平的可视角度和垂直的可视角度。目前 15 英寸液晶显 示器水平可视角度和垂直可视用度都可以达到 170°。 (7)坏点 由于液晶显示器的显示面板采用的是一个个的发光点，因此难免会出现坏点现象。所谓 的坏点是指某一点的颜色不会再发生任何变化。坏点主要分为亮点和暗点。检测坏点时，可 以让显示屏显示全白或全黑的图像。当在全白的图像上出现了黑点，表明该坏点是暗点；如 在全黑的图像上出现了白点，则表明该坏点为亮点。 5、显示器的连接线 显示器主要有两根连接线，一根为电源线，提供显示器的电源；另一根为数据线，与主 机显卡的输出接口相连。 1.2.2 键盘 键盘是计算机基本的输入设备之一，虽 然由于 Windows 的广泛使用，可以由鼠标或 其它输入设备来替代键盘的部分功能，但是 在文本处理或程序设计时，还是主要靠键盘 来进行输入。 按键盘的结构划分，可将键盘分为机械 式和电容式两类。机械式键盘在击键时需用 较大的力，手很容易疲劳，目前这种键盘已 被淘汰。现在流行的键盘是电容式键盘。 按键盘外形的不同，又可将键盘分为标 准键盘和人体工程学键盘，上图就是一款人体工程学的键盘。人体工程学键盘采用了符合手 摆放姿势的工艺设计，使用者不必有意识地夹紧双臂，从而可以保持一种比较自然的状态， 这样可以有效地降低左右手键区的误击率，并减少由于手腕长期悬空导致的疲劳。 键盘的接口类型有 AT 接口、PS/2 接口和 USB 接口。AT 接口，俗称大口，是早期键盘 所使用的接口，目前已基本被淘汰。PS/2 接口，俗称小口，是目前流行的键盘接口。USB 接口是新兴的键盘接口，支持热插拔功能，但是需要主板的 BIOS 支持。 1.2.3 鼠标 鼠标也是基本的输入设备之一。现在的计算机工作界面为图形界面，通过鼠标，用户可 以方便、快速地完成很多操作。 鼠标按结构的不同分为机械式鼠标和光电式鼠标两大类。机械式鼠标通过鼠标下面的滚 图 1.3 人体工程学键盘
第一部分微机硬件原理与组装 球来控制鼠标指针的方向，光电式鼠标则通过光学原理来控制鼠标指针。由于光电式鼠标的 先进性和易用性，加上价格已趋于大众化，成为目前购机的首选。 按鼠标按键的多少划分，鼠标又分为双键鼠标和多键鼠标。鼠标最左边的按键称为鼠 标键，一般的鼠标单击就是指单击鼠标左键：而鼠标右键则提供其它的快捷功能，如在桌面 上单击鼠标右键，会弹出快捷菜单，选择[属性]命令后，就可以快速打[显示属性]对话框。 多键鼠标在按键的中间多出一个按键或滑轮，中间的按键在默认设置下没有开启相关的功 能，而滑轮则可以通过上下滑动，方便用户浏览网页或文档。 鼠标按接口类型划分，可分为串口接口、PS2接口和USB接口的鼠标。串口接口广泛 用于机械式鼠标，PS2接口和USB接口是目前最为流行的鼠标接口。有的鼠标生产厂商为 了方便用户，会搭配一个转换接口，可以将USB接口转换为PS2接口。 1.2.4音箱 要让计算机发出声音，就需要连接音箱或耳机。音箱一般有两根连接线，一根是电源线， 另一根与声卡的输出端口连接，音箱播放声卡发出的声音。按照PC99规范，主机的音频接 口一般有麦克输入（用粉红色标示），线路输入（用蓝色标示），线路输出或扬声器输出（用 绿色标示)。 1.2.5主机 主机是一台微机的主要组成部分，打开一台微机的机箱，我们可以看到一块较大的电路 板一主板，在主板的上面有CPU、内存条、显示卡等部件。现在的家用电脑一般都具备多 媒体功能，而且可以上宽带网，所以声卡和网卡也成为家用电脑必不可少的部件。早期的声 卡和网卡一样，是以扩展卡的形式插在主板上的，而现在的声卡和网卡多集成在主板上。主 板、CPU、内存和显卡是一台主机必不可少的组成部分，是计算机的核心部件，缺少它们， 微机是不会开始工作的。在机箱内部，我们还可以看到固定在机箱内部的电源、硬盘、软驱、 光驱等部件，这些部件独立于主板，通过各种各样的线缆与主板连接。硬盘、光驱和软驱被 称为外部存储器，是储存操作系统、数据和程序的地方。在机箱的前面板上，还装有电源开 关、复位开关、电源指示灯、硬盘指示灯和小扬声器等部件，它们也要通过相应的电缆与主 板相连接。 长球千讯 电源 光驱面 内存条 CPU 板，显采用 软驱 硬盘 司不滩进友 网卡 ,中 主板 热奥 onW林或母 凝份待是 图1.4主机的内部构成
第一部分 微机硬件原理与组装 5 球来控制鼠标指针的方向，光电式鼠标则通过光学原理来控制鼠标指针。由于光电式鼠标的 先进性和易用性，加上价格已趋于大众化，成为目前购机的首选。 按鼠标按键的多少划分，鼠标又分为双键鼠标和多键鼠标。鼠标最左边的按键称为鼠 标键，一般的鼠标单击就是指单击鼠标左键；而鼠标右键则提供其它的快捷功能，如在桌面 上单击鼠标右键，会弹出快捷菜单，选择[属性]命令后，就可以快速打开[显示属性]对话框。 多键鼠标在按键的中间多出一个按键或滑轮，中间的按键在默认设置下没有开启相关的功 能，而滑轮则可以通过上下滑动，方便用户浏览网页或文档。 鼠标按接口类型划分，可分为串口接口、PS/2 接口和 USB 接口的鼠标。串口接口广泛 用于机械式鼠标，PS/2 接口和 USB 接口是目前最为流行的鼠标接口。有的鼠标生产厂商为 了方便用户，会搭配一个转换接口，可以将 USB 接口转换为 PS/2 接口。 1.2.4 音箱 要让计算机发出声音，就需要连接音箱或耳机。音箱一般有两根连接线，一根是电源线， 另一根与声卡的输出端口连接，音箱播放声卡发出的声音。按照 PC99 规范，主机的音频接 口一般有麦克输入（用粉红色标示），线路输入（用蓝色标示），线路输出或扬声器输出（用 绿色标示）。 1.2.5 主机 主机是一台微机的主要组成部分，打开一台微机的机箱，我们可以看到一块较大的电路 板—主板，在主板的上面有 CPU、内存条、显示卡等部件。现在的家用电脑一般都具备多 媒体功能，而且可以上宽带网，所以声卡和网卡也成为家用电脑必不可少的部件。早期的声 卡和网卡一样，是以扩展卡的形式插在主板上的，而现在的声卡和网卡多集成在主板上。主 板、CPU、内存和显卡是一台主机必不可少的组成部分，是计算机的核心部件，缺少它们， 微机是不会开始工作的。在机箱内部，我们还可以看到固定在机箱内部的电源、硬盘、软驱、 光驱等部件，这些部件独立于主板，通过各种各样的线缆与主板连接。硬盘、光驱和软驱被 称为外部存储器，是储存操作系统、数据和程序的地方。在机箱的前面板上，还装有电源开 关、复位开关、电源指示灯、硬盘指示灯和小扬声器等部件，它们也要通过相应的电缆与主 板相连接。 图 1.4 主机的内部构成
第一部分微机硬件原理与组装 第二章微处理器一CPU CPU全称为Central Processing Unit,中文译为中央处理器或微处理器，主要用于运 算和控制操作，是整个微机系统的核心。我们一般对微机的命名也主要参考微处理器的型号， 如一台微机表明P42.4GHz,就是说这台微机的处理器是Pentium4,工作频率是2.4GHz。 在主板上我们往往是不能直接看到CPU的，因为CPU的发热量很大，为了使CPU能稳定地运 行，通常会配置带散热风扇的散热片。因此，在安装好CPU的主板上只会看到风扇，取下风 扇后，才可以看到CPU的真面目。 下面我们就简单的介绍一下CPU的发展演化、各种重要的技术指标以及相关的重要概念 等。目前市场上见到的处理器主要由Itel和AMD两家生产，由于篇幅所限，我们主要介 绍Intel的CPU。 2.1最早的CPU 1971年，Intel公司推出了世界上第一只微处理器4004.4004在一块芯片上集成了2300 个晶体管，是4位的微处理器。4004的诞生预示着微处理器时代的到来，在以后的几年里， Intel又陆续设计出8008和8080等8位的微处理器。 C4004 图2.1第一只微处理器4004 图2.2Inte18080微处理器 2.2x86微处理器时代的到来 1978年，8086处理器诞生了，标志着x86时代 的来临。8086微处理器集成了2.9万只晶体管，时 钟频率为4.77MHz。同期，Intel还推出了8087协 处理器，协处理器的作用是负责浮点运算。第一台 IBM PC机选用的是8088这个型号，8088其实是8086 的一个简化版，其内部数据总线是16位，但外部却 使用8位的数据总线，而8086内部数据总线(CPU 内部传输数据的总线)和外部数据总线(CU外部传 图2.3Inte18086微处理器 输数据的总线)均为16位。8086/8088的地址总线 为20位，寻址范围可达1B。 1982年，Inte1发布了80286处理器，也就是俗称的286.80286芯片上集成了14.3 万只晶体管，处理器16位字长，时钟频率由最初的6Mz逐步提高到20NMHz。其内部和外部 数据总线皆为16位，地址总线24位。与8086相比，80286寻址能力达到了16MB,其速度 比8086提高了5倍甚至更多。IBM公司将80286用在技术更为先进IBM PC AT机中，AT机 的外部总线为16位(IBMPC机为8位)，内存容量可扩展到16B,可使用更大的硬盘来存储 数据，支持VGA彩色显示系统，在性能上有了重大的进步。 6
第一部分 微机硬件原理与组装 6 第二章 微处理器—CPU CPU 全称为 Central Processing Unit，中文译为中央处理器或微处理器，主要用于运 算和控制操作，是整个微机系统的核心。我们一般对微机的命名也主要参考微处理器的型号， 如一台微机表明 P4 2.4GHz，就是说这台微机的处理器是 Pentium 4，工作频率是 2.4GHz。 在主板上我们往往是不能直接看到 CPU 的，因为 CPU 的发热量很大，为了使 CPU 能稳定地运 行，通常会配置带散热风扇的散热片。因此，在安装好 CPU 的主板上只会看到风扇，取下风 扇后，才可以看到 CPU 的真面目。 下面我们就简单的介绍一下 CPU 的发展演化、各种重要的技术指标以及相关的重要概念 等。目前市场上见到的处理器主要由 Intel 和 AMD 两家生产，由于篇幅所限，我们主要介 绍 Intel 的 CPU。 2.1 最早的 CPU 1971 年，Intel 公司推出了世界上第一只微处理器 4004。4004 在一块芯片上集成了 2300 个晶体管，是 4 位的微处理器。4004 的诞生预示着微处理器时代的到来，在以后的几年里， Intel 又陆续设计出 8008 和 8080 等 8 位的微处理器。 图 2.1 第一只微处理器 4004 图 2.2 Intel 8080 微处理器 2.2 x86 微处理器时代的到来 1978 年，8086 处理器诞生了，标志着 x86 时代 的来临。8086 微处理器集成了 2.9 万只晶体管，时 钟频率为 4.77MHz。同期，Intel 还推出了 8087 协 处理器，协处理器的作用是负责浮点运算。第一台 IBM PC 机选用的是 8088 这个型号，8088 其实是 8086 的一个简化版，其内部数据总线是 16 位，但外部却 使用 8 位的数据总线，而 8086 内部数据总线（CPU 内部传输数据的总线）和外部数据总线（CPU 外部传 输数据的总线）均为 16 位。8086/8088 的地址总线 为 20 位，寻址范围可达 1MB。 1982 年，Intel 发布了 80286 处理器，也就是俗称的 286。80286 芯片上集成了 14.3 万只晶体管，处理器 16 位字长，时钟频率由最初的 6MHz 逐步提高到 20MHz。其内部和外部 数据总线皆为 16 位，地址总线 24 位。与 8086 相比，80286 寻址能力达到了 16MB，其速度 比 8086 提高了 5 倍甚至更多。IBM 公司将 80286 用在技术更为先进 IBM PC AT 机中，AT 机 的外部总线为 16 位(IBM PC 机为 8 位)，内存容量可扩展到 16MB，可使用更大的硬盘来存储 数据，支持 VGA 彩色显示系统，在性能上有了重大的进步。 图 2.3 Intel 8086 微处理器
第一部分微机硬件原理与组装 1985年，Inte1再度推出了80386处理器。386 集成了27.5万只晶体管，超过了4004芯片的一百 inter 倍。386还是Inte1第一只32位微处理器，同时也 80286 是第一种具有“多任务”功能的处理器一这对微软 e02 BOINTEL 的操作系统的发展有着重要的影响。所谓“多任 务”就是说处理器可以同时运行几个互不相关的程 aanmnnnnnnnnnooon 序。在386时代，Intel在技术有了很大的进步，微 处理器的时钟频率由最初的12.5Mz,提高到20MHz、 图2.480286微处理器 25MHz、33MHz。80386DX的内部和外部数据总线都是 32位，地址总线也是32位，可寻址高达4GB内存。它除了具有实模式和保护模式两种工作 模式外，还增加了一种叫“虚拟86”的工作模式，通过模拟多个8086处理器来提供多任务 能力。 我们知道，CPU执行的基本的操作不外乎是： 处理数据和通过外部数据总线与系统内存交换数 据。在386时代，随着微处理器工作频率的不断提 高，为了解决CPU工作速度与内存读写速度不匹 配的矛盾，提出了高速缓存(Cache)的概念。 当CPU内部的工作速度比内存读写速度快的 时候，会使CPU花费较长的时间等待数据到来或 把数据写入内存。为了减少这种情况的发生，人们 图2.580386微处理器 就想到了使用Cache。.Cache是一种读写速度要比 普通内存（系统内存）快很多的特殊内存器件。有 Cache系统在工作时，将经常存取的一些数据从系统内存读取到Cache中，而CPU会首先 到Cache中去读取或写入数据，如果Cache中没有所需数据，则再对系统内存进行读写。 Cache的实质就是在慢速系统内存和快速CPU之间插入一个速度较快、容量较小的高速内 存，起到缓冲作用，这样既提高了系统的整体性能，又不会使系统的成本上升过高。 80386时代开始出现外部Cache。 1989年，Intel发布了486处理器。486处理器是Intel非常成功的商业项目，很多厂 商也看清了Intel处理器的发展规律，因此很快就随着Intel的营销战而转型成功。80486 处理器集成了125万个晶体管，时钟频率由25Mz逐步提升到33Mz、40MHz、50M旧z及后来 的100MHz。 在486以前的CPU,它们的工作频率都比较低，CPU的内部工作频率（称为主频）和外 部数据总线工作频率（称为总线颍率或外频）是一致的。而486处理器出现后，随着CPU 主频的不断提高，外部总线的工作频率己经跟不上CPU 的工作频率了。为了解决这一问题，Intel使用了一 种叫“倍频”的技术，例如后来推出的486DX4微处理 器，其主频为100MHz,外频是33MHz,处理器的主频 与外频的倍数3就是倍频。 在486时代，CPU还出现了内部Cache,也叫L1 Cache。.实际上486就是集成有更高主频的386微处 理器、80387数字协处理器和8KB内部Cache的微处 理器。 图2.680486微处理器 486使用的外部Cache,被称为L2 Cache. 486是Intel第一个内部包含数字协处理器的CPU,并且，在486中首次使用了RISC(精 >
第一部分 微机硬件原理与组装 7 1985 年，Intel 再度推出了 80386 处理器。386 集成了 27.5 万只晶体管，超过了 4004 芯片的一百 倍。386 还是 Intel 第一只 32 位微处理器，同时也 是第一种具有“多任务”功能的处理器—这对微软 的操作系统的发展有着重要的影响。所谓“多任 务”就是说处理器可以同时运行几个互不相关的程 序。在 386 时代，Intel 在技术有了很大的进步，微 处理器的时钟频率由最初的12.5MHz，提高到20MHz、 25MHz、33MHz。80386DX 的内部和外部数据总线都是 32 位，地址总线也是 32 位，可寻址高达 4GB 内存。它除了具有实模式和保护模式两种工作 模式外，还增加了一种叫“虚拟 86”的工作模式，通过模拟多个 8086 处理器来提供多任务 能力。 我们知道，CPU 执行的基本的操作不外乎是： 处理数据和通过外部数据总线与系统内存交换数 据。在 386 时代，随着微处理器工作频率的不断提 高，为了解决 CPU 工作速度与内存读写速度不匹 配的矛盾，提出了高速缓存(Cache)的概念。 当 CPU 内部的工作速度比内存读写速度快的 时候，会使 CPU 花费较长的时间等待数据到来或 把数据写入内存。为了减少这种情况的发生，人们 就想到了使用 Cache。Cache 是一种读写速度要比 普通内存（系统内存）快很多的特殊内存器件。有 Cache 系统在工作时，将经常存取的一些数据从系统内存读取到 Cache 中，而 CPU 会首先 到 Cache 中去读取或写入数据，如果 Cache 中没有所需数据，则再对系统内存进行读写。 Cache 的实质就是在慢速系统内存和快速 CPU 之间插入一个速度较快、容量较小的高速内 存，起到缓冲作用，这样既提高了系统的整体性能，又不会使系统的成本上升过高。 80386 时代开始出现外部 Cache。 1989 年，Intel 发布了 486 处理器。486 处理器是 Intel 非常成功的商业项目，很多厂 商也看清了 Intel 处理器的发展规律，因此很快就随着 Intel 的营销战而转型成功。80486 处理器集成了 125 万个晶体管，时钟频率由 25MHz 逐步提升到 33MHz、40MHz、50MHz 及后来 的 100MHz。 在 486 以前的 CPU，它们的工作频率都比较低，CPU 的内部工作频率（称为主频）和外 部数据总线工作频率（称为总线频率或外频）是一致的。而 486 处理器出现后，随着 CPU 主频的不断提高，外部总线的工作频率已经跟不上CPU 的工作频率了。为了解决这一问题，Intel 使用了一 种叫“倍频”的技术，例如后来推出的 486DX4 微处理 器，其主频为 100MHz，外频是 33MHz，处理器的主频 与外频的倍数 3 就是倍频。 在 486 时代，CPU 还出现了内部 Cache，也叫 L1 Cache。实际上 486 就是集成有更高主频的 386 微处 理器、80387 数字协处理器和 8KB 内部 Cache 的微处 理器。 486 使用的外部 Cache，被称为 L2 Cache。 486 是 Intel 第一个内部包含数字协处理器的 CPU，并且，在 486 中首次使用了 RISC(精 图 2.4 80286 微处理器 图 2.5 80386 微处理器 图 2.6 80486 微处理器
第一部分微机硬件原理与组装 简指令集)技术，从而提升了每时钟周期执行指令的速度。486还采用了突发总线方式，大 大提高了处理器与内存之间的数据交换速度。由于这些改进，486处理器的性能比带有80387 数学协处理器的80386快了4倍有余。 2.3 Pentium时代与多媒体 l993年，Intel发布了Pentium(奔腾)处理器 本来按照以往的命名规律，应该叫80586，但是 “586”这样的数字是不能注册成专用的商标来 intel. 使用的，任何竞争对手都可以用586来命名自己 pentium 的微处理器，因此Intel使用了一个自造的新词 TEL家 作为新产品的商标一Pentium。 Pentium处理器集成了310万个晶体管，最 初的工作频率是60MHz、66MHz,后来又提升 到200MHz以上。第一代的Pentium代号为 P54C,其后又发布了代号为P55C的Pentium, 它是内建MMX(多媒体指令集)的Pentium处理 器。Pentium MM处理器增加了57条MMX指 图2.7 Pentium处理器 令，这些指令专门用来处理音、视频等数据的计 算，目的是提高CPU处理多媒体数据的能力。 Pentium处理器采用了超标量结构 双路执行的流水线技术，处理器内部有 2个彼此独立的8kB程序代码L1 Cache intel. 和8kB数据L1 Cache.。这种双路高速缓 pentium 存结构减少了争用Cache所造成的冲 突，提高了处理器效能。 l997年Intel发布了Pentium II 处理器，其内部集成了750万个晶体管， 并整合了MⅨ指令，可以更快更流畅地 图2.8 Pentium MMX处理器 处理影音和图像等多媒体数据。 Pentium II首次采用了专利的Slot1 接口标准，把CPU和L2 Cache都做在 一块印刷电路板上，封装起来就是所谓的S.E.C封装(Single Edge Contact)技术.Pentium IⅡ 内部集合了32KB片内L1 Cache(16K指令/16K数据)，L2 Cache是512K,L2 Cache的工作频 率是CPU核心频率的一半。在行销宣传上，Intel特别突出Pentium II的多媒体能力，这 也极大地促进了多媒体技术的流行
第一部分 微机硬件原理与组装 8 简指令集)技术，从而提升了每时钟周期执行指令的速度。486 还采用了突发总线方式，大 大提高了处理器与内存之间的数据交换速度。由于这些改进，486 处理器的性能比带有 80387 数学协处理器的 80386 快了 4 倍有余。 2.3 Pentium 时代与多媒体 1993 年，Intel 发布了 Pentium(奔腾)处理器。 本来按照以往的命名规律，应该叫 80586，但是 “586”这样的数字是不能注册成专用的商标来 使用的，任何竞争对手都可以用 586 来命名自己 的微处理器，因此 Intel 使用了一个自造的新词 作为新产品的商标—Pentium。 Pentium 处理器集成了 310 万个晶体管，最 初的工作频率是 60MHz、66MHz，后来又提升 到 200MHz 以上。第一代的 Pentium 代号为 P54C，其后又发布了代号为 P55C 的 Pentium， 它是内建 MMX(多媒体指令集)的 Pentium 处理 器。Pentium MMX 处理器增加了 57 条 MMX 指 令，这些指令专门用来处理音、视频等数据的计 算，目的是提高 CPU 处理多媒体数据的能力。 Pentium 处理器采用了超标量结构 双路执行的流水线技术，处理器内部有 2 个彼此独立的 8kB 程序代码 L1 Cache 和 8kB 数据 L1 Cache。这种双路高速缓 存结构减少了争用 Cache 所造成的冲 突，提高了处理器效能。 1997 年 Intel 发布了 Pentium II 处理器，其内部集成了750万个晶体管， 并整合了 MMX 指令，可以更快更流畅地 处 理 影 音 和 图像等多媒体数据。 Pentium II 首次采用了专利的 Slot1 接口标准，把 CPU 和 L2 Cache 都做在 一块印刷电路板上,封装起来就是所谓的S.E.C封装(Single Edge Contact)技术。Pentium Ⅱ 内部集合了 32KB 片内 L1 Cache(16K 指令/16K 数据),L2 Cache 是 512K，L2 Cache 的工作频 率是 CPU 核心频率的一半。在行销宣传上，Intel 特别突出 Pentium II 的多媒体能力，这 也极大地促进了多媒体技术的流行。 图 2.7 Pentium 处理器 图 2.8 Pentium MMX 处理器
第一部分微机硬件原理与组装 1999年，Intel发布了Celeron(赛扬处理器。从此，Intel的处理器开始分为高端和低端 两个产品线。简单的说，Celeron与PentiumⅡ并没有什么本质上的不同，它们的内核是一 图2.9 Pentium II微处理器 图2.10 Celeron微处理器 样的，最大的区别在于L2 Cache和外频的不同。最初的Celeron是没有L2 Cache的，目的 是降低成本，夺取低端处理器的市场份额。但遗憾的是，完全没有L2高速缓存的Celeron 效能极差，因此很快Intd就调整战略：在赛扬芯片的内部集成了I28KB的全速Cache(和 CPU核心工作频率一样的Cache),而且采用0.25微米的先进工艺制造。为了和原来的赛扬 有所区别，就把集成了l28KB缓存的赛扬叫做赛扬A。因为赛扬A的L2 Cache是和CPU 做在一起的，为了进一步降低成本，Intel对赛扬A采用了全新的Socket370结构的封装。 为了使原来已经购买Slot1主板的用户也能使用Socket370结构的CPU,又出现了一种 Socket370到Slot1的转换卡。 1999年，Intel公司推出了Pentium III.PI拥有32K一级缓存和512K二级缓存(L2 Cache 的工作频率是CPU核心频率的一半)，包含MMX指令和Intel自己的3D指令一SSE。最初 发行的PIIⅡ有450和500MHz两种规格，其外部总线频率为100MHz。除了SSE指令外， PIⅢ与PI几乎是一样的，当运行没有为SSE指令优化过的应用软件时，PI与P在速度 上几乎一样。 PⅢ处理器在设计时便考虑了互连网的应用。PⅢ处理器内部包含了一个唯一的序列号， 这个64位的处理器序列号，就相当于电脑的身份证，用户既可以用它对电脑进行认证，也 可以在商务往来或是上互联网时用它进行数据加密，以提高电脑应用的保密性。 同期，Intel也推出了相对于PII的低价位的CeleronⅡ处理器。但赛扬Ⅱ不支持Intel 最新的SSE指令集，赛扬的L2 Cache只有Pentium IⅢ的四分之一，但是其速度与处理器相 同，赛扬处理器比同级的Pentium IⅢ略差。赛扬和Pentium/IⅢ另一个差异就是外部总线速 度：赛扬的总线速度还是66MHz。 Intel在l999年10月底正式发布代号为Coppermine(铜矿)的新一代PentiumⅢ处 理器，其系统外频提高到133MHz,主频达到733MHz。Coppermine采用全新的核心设计，内 置256KB与CPU主频同步运行的L2 Cache,并率先采用0.l8微米的工艺 制造。由于制造工艺的提高，新一代 1@g9n 的Coppermine处理器的集成度大为提 高，它的核心集成了2800万个晶体管。 制造工艺的改进使得单位面积的晶体 管数量更多，芯片也做得更小，功耗 n 大大降低。后期Coppermine结构的 图2.11 Coppermine结构的PIII处理器和赛扬处理器
第一部分 微机硬件原理与组装 9 1999 年，Intel 发布了 Celeron(赛扬)处理器。从此，Intel 的处理器开始分为高端和低端 两个产品线。简单的说，Celeron 与 Pentium II 并没有什么本质上的不同，它们的内核是一 样的，最大的区别在于 L2 Cache 和外频的不同。最初的 Celeron 是没有 L2 Cache 的，目的 是降低成本，夺取低端处理器的市场份额。但遗憾的是，完全没有 L2 高速缓存的 Celeron 效能极差，因此很快 Intel 就调整战略：在赛扬芯片的内部集成了 128KB 的全速 Cache（和 CPU 核心工作频率一样的 Cache），而且采用 0.25 微米的先进工艺制造。为了和原来的赛扬 有所区别，就把集成了 128KB 缓存的赛扬叫做赛扬 A。因为赛扬 A 的 L2 Cache 是和 CPU 做在一起的，为了进一步降低成本，Intel 对赛扬 A 采用了全新的 Socket 370 结构的封装。 为了使原来已经购买 Slot 1 主板的用户也能使用 Socket 370 结构的 CPU，又出现了一种 Socket 370 到 Slot1 的转换卡。 1999年，Intel公司推出了Pentium III。PIII 拥有32K一级缓存和512K二级缓存（L2 Cache 的工作频率是 CPU 核心频率的一半），包含 MMX 指令和 Intel 自己的 3D 指令—SSE。最初 发行的 PIII 有 450 和 500MHz 两种规格，其外部总线频率为 100MHz。除了 SSE 指令外， PIII 与 PII 几乎是一样的，当运行没有为 SSE 指令优化过的应用软件时，PIII 与 PII 在速度 上几乎一样。 PⅢ处理器在设计时便考虑了互连网的应用。PⅢ处理器内部包含了一个唯一的序列号， 这个 64 位的处理器序列号，就相当于电脑的身份证，用户既可以用它对电脑进行认证，也 可以在商务往来或是上互联网时用它进行数据加密，以提高电脑应用的保密性。 同期，Intel 也推出了相对于 PIII 的低价位的 Celeron II 处理器。但赛扬 II 不支持 Intel 最新的 SSE 指令集，赛扬的 L2 Cache 只有 Pentium III 的四分之一，但是其速度与处理器相 同，赛扬处理器比同级的 Pentium III 略差。赛扬和 Pentium /III 另一个差异就是外部总线速 度：赛扬的总线速度还是 66MHz。 Intel 在 1999 年 10 月底正式发布代号为 Coppermine（铜矿）的新一代 Pentium Ⅲ处 理器，其系统外频提高到 133MHz，主频达到 733MHz。Coppermine 采用全新的核心设计，内 置 256KB 与 CPU 主频同步运行的 L2 Cache，并率先采用 0.18 微米的工艺 制造。由于制造工艺的提高，新一代 的Coppermine处理器的集成度大为提 高，它的核心集成了2800万个晶体管。 制造工艺的改进使得单位面积的晶体 管数量更多，芯片也做得更小，功耗 大大降低。后期 Coppermine 结构的 图 2.9 Pentium II 微处理器 图 2.10 Celeron 微处理器 图 2.11 Coppermine 结构的 PIII 处理器和赛扬处理器
第一部分微机硬件原理与组装 PentiumⅢ处理器采用了与Celeron处理器相同的Socket370封装。 不久，Intel公司又推出了叫Tualatin(图拉丁)的Celeron III,其主频在l.0~l.3GHz 之间.该款赛扬具有和PII同样的Coppermine结构的内核，拥有32KB的一级缓存和128KB 与CPU主频同步运行的L2 Cache.,采用了0.l3微米工艺制造，支持SSE指令集，所以性能 与同频的PentiumⅢ几乎相差不大。Tualatin赛扬实际上是性价比非常高的一款处理器，不 过由于Pentium4处理器的到来，Socket370架构现已被彻底抛弃，基于该架构的主板和 CPU产品也因此失去了任何升级的潜力。 2000年Intel发布了Pentium4处理器。Pentium4 增加了SSE2指令集，这套指令集有144个全新的指令， 用户使用基于Pentium4处理器的个人电脑，可以创建专 业品质的影片，可以透过因特网传递电视品质的影像，实 时进行语音、影像通讯，实时进行3D渲染，快速进行MP3 编码解码运算，在连接因特网时可以运行多个多媒体软 件。 在Pentium4处理器频率的后面往往带有一个字母后 缀，不同的字母代表了不同的含义。Pentium4处理器有 Willamette、Northwood和Prescott三种不同核心。其中 图2.12P4微处理器 Willamette核心是最早期的产品，采用0.l8微米工艺制造。 因为发热较大、频率提升困难，而且二级缓存只有256KB, 所以性能并不理想。于是Intel很快用Northwood核心取代了它的位置。Northwood核心 Pentium4采用0.13微米工艺，主频有了很大的飞跃，二级缓存容量也翻了一番达到了 5l2KB。为了与频率相同但只有256KB二级缓存的Pentium4产品区别，Intel在其型号后面 加了一个大写字母“A”,例如“P41.8A”,代表产品拥有512KB二级缓存。这些产品均只 有4 00MHz的前端总线(Front Side Bus,简称FSB)。 CPU与外部交换数据的能力取决于外频和外部数据总线的宽度。对于某一类型的处理器 来说，外部数据总线的宽度是一定的，因此，外频越高，CPU与外界交换数据的速度也就越 快。在P4处理器出现后，引入了前端总线频率的概念，前端总线的频率是外部数据总线的 物理工作频率（即我们所说的外频）的4倍，FSB就是有效工作频率（即我们所说的FSB频 率)，它直接决定了前端总线的数据传输速度。P4处理器的数据传输能力是FSB与外部数据 总线宽度的乘积。 Intel在提升CPU核心频率的同时，也在不断提高产品的前端总线频率(FSB频率)。于 是从可以支持533 MHz FSB频率的845E主板上市开始，市场上出现了533 MHz FSB频率的 Pentium4处理器。为了与主频相同但是只有400 MHz FSB频率的Pentium4产品区别开来， Intel又给它们加上了字母“B”作为后缀，例如“P42.4B”。 在533 MHz FSB频率的产品之后，Intel继续推出了80 OMHz FSB频率的Pentium4处理 器，同样为了与早期产品相区别，Itel在其命名上用上了字母“C”,例如“P42.4C”。这一 类处理器不仅FSB频率提高了，还使用了所谓的超线程技术(Hyper-Threading,简写为HT): 超线程是一种同步多线程执行技术，采用此技术的CPU内部集成了两个逻辑处理器单元， 相当于两个处理器实体，可以同时处理两个独立的线程。通俗一点说就是能把一个CPU虚 拟成两个，相当于两个CPU同时运作，从而达到了加快运算速度的目的。 继Northwood核心处理器之后，Intel开始转向了90纳米制造工艺，Prescott核心Pentium 4也就应运而生。它采用了31级流水线设计，配备16KB的一级数据缓存和多达1MB的二 级缓存。不知道出于什么考虑，针对8 0OMHz FSB的Prescott核心P4处理器，Intel这次并 没有按部就班地将字母“D”派给它，而是用了一个更靠后的字母“E”,例如“P42.8E”。 10
第一部分 微机硬件原理与组装 10 Pentium Ⅲ处理器采用了与 Celeron 处理器相同的 Socket 370 封装。 不久，Intel 公司又推出了叫 Tualatin（图拉丁）的 Celeron Ⅲ，其主频在 1.0～1.3GHz 之间。该款赛扬具有和 PIII 同样的 Coppermine 结构的内核，拥有 32KB 的一级缓存和 128KB 与 CPU 主频同步运行的 L2 Cache，采用了 0.13 微米工艺制造，支持 SSE 指令集，所以性能 与同频的 Pentium Ⅲ几乎相差不大。Tualatin 赛扬实际上是性价比非常高的一款处理器，不 过由于 Pentium 4 处理器的到来，Socket 370 架构现已被彻底抛弃，基于该架构的主板和 CPU 产品也因此失去了任何升级的潜力。 2000 年 Intel 发布了 Pentium 4 处理器。Pentium 4 增加了 SSE2 指令集，这套指令集有 144 个全新的指令， 用户使用基于 Pentium 4 处理器的个人电脑，可以创建专 业品质的影片，可以透过因特网传递电视品质的影像，实 时进行语音、影像通讯，实时进行 3D 渲染，快速进行 MP3 编码解码运算，在连接因特网时可以运行多个多媒体软 件。 在 Pentium 4 处理器频率的后面往往带有一个字母后 缀，不同的字母代表了不同的含义。Pentium 4 处理器有 Willamette、Northwood 和 Prescott 三种不同核心。其中 Willamette 核心是最早期的产品，采用 0.18 微米工艺制造。 因为发热较大、频率提升困难，而且二级缓存只有 256KB， 所以性能并不理想。于是 Intel 很快用 Northwood 核心取代了它的位置。Northwood 核心 Pentium 4 采用 0.13 微米工艺，主频有了很大的飞跃，二级缓存容量也翻了一番达到了 512KB。为了与频率相同但只有 256KB 二级缓存的 Pentium 4 产品区别，Intel 在其型号后面 加了一个大写字母“A”，例如“P4 1.8A”，代表产品拥有 512KB 二级缓存。这些产品均只 有 400MHz 的前端总线（Front Side Bus，简称 FSB）。 CPU 与外部交换数据的能力取决于外频和外部数据总线的宽度。对于某一类型的处理器 来说，外部数据总线的宽度是一定的，因此，外频越高，CPU 与外界交换数据的速度也就越 快。在 P4 处理器出现后，引入了前端总线频率的概念，前端总线的频率是外部数据总线的 物理工作频率（即我们所说的外频）的 4 倍，FSB 就是有效工作频率（即我们所说的 FSB 频 率），它直接决定了前端总线的数据传输速度。P4 处理器的数据传输能力是 FSB 与外部数据 总线宽度的乘积。 Intel 在提升 CPU 核心频率的同时，也在不断提高产品的前端总线频率(FSB 频率)。于 是从可以支持 533MHz FSB 频率的 845E 主板上市开始，市场上出现了 533MHz FSB 频率的 Pentium 4 处理器。为了与主频相同但是只有 400MHz FSB 频率的 Pentium 4 产品区别开来， Intel 又给它们加上了字母“B”作为后缀，例如“P4 2.4B”。 在 533MHz FSB 频率的产品之后，Intel 继续推出了 800MHz FSB 频率的 Pentium 4 处理 器，同样为了与早期产品相区别，Intel 在其命名上用上了字母“C”，例如“P4 2.4C”。这一 类处理器不仅 FSB 频率提高了，还使用了所谓的超线程技术（Hyper-Threading，简写为 HT）： 超线程是一种同步多线程执行技术，采用此技术的 CPU 内部集成了两个逻辑处理器单元， 相当于两个处理器实体，可以同时处理两个独立的线程。通俗一点说就是能把一个 CPU 虚 拟成两个，相当于两个 CPU 同时运作，从而达到了加快运算速度的目的。 继 Northwood 核心处理器之后，Intel 开始转向了 90 纳米制造工艺，Prescott 核心 Pentium 4 也就应运而生。它采用了 31 级流水线设计，配备 16KB 的一级数据缓存和多达 1MB 的二 级缓存。不知道出于什么考虑，针对 800MHz FSB 的 Prescott 核心 P4 处理器，Intel 这次并 没有按部就班地将字母“D”派给它，而是用了一个更靠后的字母“E”，例如“P4 2.8E”。 图 2.12 P4 微处理器