第2章 计算机基本硬件介绍及选购 2.1 主板 2.2 中央处理器CPU 2.3 内存.

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1 第2章 计算机基本硬件介绍及选购 2.1 主板 2.2 中央处理器CPU 2.3 内存

2 2.1 主板 认识主板的基本结构 掌握主板的性能指标 掌握主板的选购方法

3 主板概述 主板(Main Borad)又称母板(Mother Board)或系统板(System Board)，是计算机中各组件的载体、整个计算机内部结构的基础，在计算机中起着举足轻重的作用。有了主板，CPU才可以发号施令，各种设备才能彼此沟通，各种周边设备才能够和计算机紧密连接在一起，从而形成一个有机整体。

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5 主板可以按不同的标准来分类。最常用的分类方法是按主板上使用的CPU来分，还可以按逻辑控制芯片组、外形结构以及功能来分类。

6 图2.1 多媒体微机硬件系统组成

7 主板分类与结构 按主板结构分为：AT主板、ATX主板和NLX主板。 AT(因其首先应用于IBM PC/AT机而得名)是一种主板的尺寸大小和结构规范，现在已经发展成为一种工业标准。主板的尺寸为32 cm×30 cm，在主板上集成了控制芯片组和扩展插槽。这种类型的主板现在已经被淘汰了。

8 ATX主板是由Intel公司首创的，后来得到广大主板厂家的响应而成为一种全新的结构规范。这种主板的优点是当板卡过长时不会触及到其他元件；外设线和硬盘线短，并且更靠近硬盘；将原来的CPU和电源风扇合二为一；支持USB热插拔功能接口；散热更加合理。此外，有的ATX主板还集成了串口、并口、声卡和网卡等。

9 NLX主板是Intel提出的一种新型主板构架，它将强电、扩展槽等一些最容易损坏的部分单独设置在一块扩展竖板上，大大提高了主板的可靠性，降低了生产和维护成本。由于其对CPU和内存位置作了进一步的调整，使散热空间加大，散热效果更加出色。空间利用率的提高，使得NLX结构特别适合应用在小型或迷你型机箱内。NLX主板主要用于品牌原装机上，在当前零售市场几乎见不到。

10 从外观上看，主板是一块矩形的PCB印刷电路板，分为四层板和六层板。为了节约成本，现在的主板多为四层板：主信号层、接地层、电源层和次信号层。六层板增加了辅助电源层和中信号层。六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强，主板也更加稳定。在电路板上面，是错落有致的电路布线；再上面，则为棱角分明的各个部件，有插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后，主板会根据BIOS(基本输入 / 输出系统)来识别硬件并进入操作系统，发挥其支撑系统平台工作的功能。

11 在电路板上分布着各种电容、电阻、芯片、插槽等元器件，主要包括BIOS芯片、I/O芯片、键盘接口、面板控制开关接口、各种扩充插槽、直流电源的供电插座、CPU插座等。有的集成主板上还集成了音效芯片或显示芯片等。图2.4所示就是一块典型的主板。

12 下面介绍主板的各个组成部分。 1) 主板芯片组 主板芯片组(Chipset)由南桥(South Bridge)芯片和北桥(North Bridge)芯片组成。 CPU通过主板芯片组对主板上的各个部件进行控制。控制芯片的性能不同，主板的性能就基本不同，因此，主板芯片组是区分主板的一个重要标志。 北桥芯片是用来连接CPU、内存和图形加速器接口(AGP)等设备的，是联系CPU与外部设备的纽带，负责控制主板可以支持CPU的种类、内存类型和容量等。

13 南桥芯片则负责控制设备的中断、各种总线和系统的传输性能等，用来连接输入、输出(I/O)设备，其作用是让所有的数据都能有效传递。
在主板上，南桥芯片多位于PCI插槽的下面；而CPU插槽旁边，被散热片盖住的就是北桥芯片。主板芯片组是除CPU插槽外尺寸最大的芯片。

14 2) CPU插座 CPU插座是主板与CPU连接的接口，用于安装CPU，可划分为Socket架构(见图2.2)和Slot架构(见图2.3)。Socket架构的CPU针脚插座采用ZIF标准，它的安装简单省力，拉起它的手柄，我们就可以毫不费力地安装或拆除CPU；按下手柄，CPU就被牢牢地固定在上面。Slot架构的CPU将与其相关的控制电路、二级缓存都做在一块子卡中，插在与之兼容的主板插槽中。插槽看上去呈现“一”字形。

15 图2.5 ISA总线扩展槽

16 3) ISA总线扩展槽 ISA(Industry Standard Archidtecture，工业标准体系结构)插槽颜色为黑色，位于主板边侧，紧挨着PCI插槽(见图2.5)。一般情况下，声卡、解压卡、网卡、SCSI卡、内置Modem等都插在ISA扩展槽中。

17 4 ) PCI插槽 PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连总线)是一个先进的高性能局部总线(支持多个外设)。同ISA扩展槽相比，PCI插槽的长度更短，颜色一般为白色，其传输率比ISA快，是当今市场上的主流插槽(见图2.6)。常见的PCI卡有显卡、声卡、PCI接口的SCSI卡和网卡等。

18  图2.6 PCI插槽

19 5) AGP插槽 AGP(Accelerated Graphics Port，图形加速端口)用于安装显卡。它直接在主存与显卡的显示内存之间建立一条新的数据传输通道，不需经过PCI总线就可让影像和图形数据直接传送到显卡(见图2.7)，大大提高了电脑的3D处理能力。现在的显卡多为AGP显卡。AGP总线速度按照AGP 1.0规格制定，分为1X、2X、4X和AGP 8X模式，AGP 8X被定义为一条32 bit位宽的并行总线，运行于533 MHz，总带宽大约在2.1 GB/s。

20 图2.7 AGP插槽

21 6) CNR插槽 CNR插槽多为淡棕色，长度只有PCI插槽的一半，可以接CNR的软Modem或网卡(见图2.8主板上最左边的插槽即是)。这种插槽的前身是AMR插槽。CNR和AMR不同之处在于：CNR增加了对网络的支持，并且占用的是ISA插槽的位置；共同点是它们都是把软Modem或软声卡的一部分功能交由CPU来完成。这种插槽的功能可在主板的BIOS中开启或禁止。在i810主板上可以看到AMR插槽，呈褐色，比AGP插槽短一些。 Intel公司开发的AMR(Audio/ModemRiser，声音/调制解调器界面)是一种基于AC'97(Audio Codec'97，音频系统标准)规范的开放式工业标准。采用此标准，通过附加的解码器可以实现软件音频功能和软件调制解调器功能。

22 图2.8 CNR插槽

23 7) 内存插槽 内存插槽用来安装内存条(即随机存储器，包括EDO、SD-RAM、RDRAM和DDR等)。不同插槽的内存插槽，其引脚数量、额定电压和性能也不尽相同，可分为72线和168线内存插槽两种，目前市场上主板的内存插槽均为168线。通常这种插槽的颜色为黑色，较长，位于CPU插座的旁边，它可支持PC l00或PC 133内存规范。

24 通常我们说电脑配有多少内存，指的是动态内存。目前主板上用来固定内存条的槽主要有两种：SIMM(见图2. 9)槽和DIMM槽(见图2
通常我们说电脑配有多少内存，指的是动态内存。目前主板上用来固定内存条的槽主要有两种：SIMM(见图2.9)槽和DIMM槽(见图2.10)。以前曾有过DIP和SIP型的内存，它们都是插拔式的，容易造成损伤，现在已被淘汰。奔腾以上的主板都会提供DIMM槽，它是168线的，用来安装SDRAM。DIMM内存安装时要垂直地将其插入插座，拆除时要按下两边的卡簧，内存就会被抬出插座了(插座太紧时要用手帮助拔下，以免损坏卡簧)。SIMM槽的主板现在已经很少见到了，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，可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，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。

25 图2.9 SIMM插槽

26 图2.10 DIMM插槽

27 8) BIOS芯片 BIOS(Basic Input/Output System，基本输入/输出系统芯片，如图2.11所示)是装入了启动和自检程序的EPROM或EEPROM集成电路。BIOS还提供主要I/O设备的驱动程序、基本的中断服务程序、系统自举装入程序和系统设置程序等。每次开机时，BIOS都要上电自检，检测所有的主要部件以确保它们正确运行，并将相应的参数提供给操作系统。BIOS管理功能是否先进在很大程度上决定了主板性能的优劣。

28 早期主板上的BIOS芯片一般使用EPROM，一般用户无法更新版本，奔腾以上的主板普遍采用2 MB容量的闪存(Flash ROM)，可以使用专用软件随时升级。用户可以修改闪存中的内容，所以BIOS是主板上惟一会被病毒攻击的芯片。如果BIOS中的内容被破坏，主板就不能工作。一些主板厂家为了保护其中的BIOS不受病毒的危害，采用双BIOS技术，当主板上的一片BIOS被破坏后，后备BIOS可以自动进行工作。

29 图2.11 BIOS芯片

30 9) CMOS芯片与CMOS电池 CMOS芯片是电脑主板上一块可读写的RAM芯片，它用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS是由主板上的电池来供电的，关闭电脑后，CMOS中的信息也不会丢失。CMOS本身只是一块存储器，具有保存数据的功能，而CMOS中的各项参数设定要通过专门的程序来完成。现在的CMOS设置程序基本上都被固化到了BIOS芯片中，在开机时通过特定的按键(开机时按Del键)进入CMOS设置程序，对系统进行设置。不同厂家的BIOS芯片一般不能互换，如果可以互换，互换后也要对CMOS信息重新设置才能保持系统的正常运行。一般而言，BIOS ROM芯片是主板上惟一贴有标签的芯片，上面印有“BIOS”字样。虽然有些主板上的BIOS芯片没有明确印出“BIOS"，但凭借外贴的标签也能很容易地将它认出。

31 图2.12 CMOS电池

32 10) IDE接口 在主板上有两个IDE设备接口：一种是IDE 1接口，用来连接硬盘驱动器，一种是IDE 2接口，用来连接光盘驱动器。它们分别以IDE 1(或Primary IDE)和IDE 2(或Secondary IDE)标注。有些主板为了防止用户插错电缆插头，取消了未使用的第20针，形成了不对称的39针IDE接口插座，这样就可以区分连接方向。还有一些主板在接口插针的四周加了围栏，其中一边有一个小缺口，标准的电缆插头只能从一个方向插入，这样也可以避免连接错误。图2.13所示就是主板上的IDE接口插座。

33 图2.13 IDE接口与FDD接口

34 11) 软盘驱动器接口插座 大部分的主板都集成了软盘驱动器接口插座，它取代了多功能的I/O卡的作用。软盘驱动器接口一般为34针双排针插座，以Floppy、FDC或FDD标注。一些主板为了避免用户插错电缆插头，将未使用的第5针取消，形成了不对称的33针软盘驱动器接口插座，这样就可以区分连接方向。一个软盘驱动器接口可以连接两台软盘驱动器，例如1.2 MB大软盘驱动器和1.44 MB的软盘驱动器。图2.13所示的就是软盘驱动器接口插座。

35 12) 主板电源插座 主板、键盘和所有的接口卡都要由电源插座来供电。传统的AT主板使用的是AT电源，而现在的ATX主流主板使用的是ATX电源。有一些主板为了能够使用两种不同的机箱，集成了AT和ATX两种电源插座，例如Super 7主板。 AT主板的电源插座是12芯单列插座，即使插错了也能插进去。在插接时，应该将两根接地黑线紧靠在一起。不过，市场上几乎见不到这种电源插座了。

36 ATX主板的电源插座是20芯双列插座(如图2.14所示)，具有防插错结构。在软件的配合下，ATX电源可以实现软件关机以及通过键盘、调制解调器远程唤醒开机等电源管理功能。

37 13) 键盘和鼠标插座 传统的AT主板键盘插座是一个圆形的5芯插座，这种键盘接口在外观上要比PS/2键盘接口大一些。ATX主板使用PS/2型的6针微型DIN型键盘接口插座，这种插座集成在ATX主板上，如图2.15所示。用户可以使用AT转换为PS/2或者PS/2转换为AT的转换线，来转换不同类型的键盘接口。PS/2接口最初被应用于IBM PS/2电脑而得名。其功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，是目前应用最为广泛的接口之一。

38 图2.15 主板上的键盘、鼠标及串(并)行接口

39 14) 串行口插座 串行口(Serial Port)又称通信口(COM PORT)。串行口是所有电脑都有的I/O接口。在品牌电脑上，串行口常用Serial表示。如果电脑中有两个串行口，则以COM 1(或Serial A)和COM 2(或Serial B)标注。 串行口插座用来安装调制解调器、数码相机、扫描仪和鼠标等，支持所有与电脑通过串行口交换数据的外设。它每次只能传送一位，最高数据传输速率为 b/s。主板上的串行口接口一般为两个10针双排针式插座，在串行口接口插座附近还有两个串行口控制芯片16550 UART，它们可以提供更高级的性能，我们称之为通用异步收发器。

40 15) 并行口插座 并行口(Parallel Port)又称打印口(LPT、PRN)，主要用来连接打印机，如图2.15所示。并行口的连接器使用的是25针D型插头插座。早期的并行口在传输数据时，一次只能传输4个字节；后来制定了增强并行口标准EPP(Enhanced Parallel Port)，此标准后来又被改为ECP，这个新标准一次可以传输8位，并且双向通信的能力也得到增强。现在市场上的主板都安装了符合EPP/ECP标准的并行口。并行口的传输速率较高，最高速率可达200～l000 KB/s(在EPP模式下工作)。除了打印机外，可以使用并行口的设备还有外置式光驱、硬盘和扫描仪等。

41 16) USB接口 USB是通用串行总线(Universal Serial Bus)的缩写，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，如图2.15所示。其应用非常广泛，是现在最为流行的接口。 USB接口可以从主板上获得500 mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12 Mb/s，低速外设的传输速率为1.5 Mb/s。此外，USB 2.0标准最高传输速率可达480 Mb/s。目前586以上的主板都设置了USB接口，并且USB接口有逐渐取代串行口和并行口的趋势。值得注意的是，USB只能用于Windows 9X/2000及MAC(Macintosh苹果机专用操作系统)中，它不能用于DOS环境，如果主板BIOS不支持USB，就不会取代串行口和并行口。

42 17) IEEE1394 IEEE 1394的前身即Firewire，是1986年由苹果电脑公司针对高速数据传输所开发的一种传输界面，并于1995年获得美国电气与电子工程师协会认可，成为正式新标准。在PC个人计算机领域将它称为IEEE1394，在电子消费品领域则更多的将它称为i.LINK，而对于Mac机则仍以最早的Firewire称之。图2.16即为IEEE1394接口。

43  图2.16 IEEE1394接口

44 IEEE1394标准具有多项优点：支持热拔插和即插即用，提供了点对点的传输功能；在传输方式上，它同时可支持同步与异步传输模式；支持100 Mb/s，200 Mb/s和400 Mb/s的数据传输率；是横跨PC及家电产品平台的一种通用界面，适用于大多数需要高速数据传输的产品，如高速外置式硬盘、CD-ROM、DVD-ROM、扫描仪、打印机、数码相机、摄影机等；最多可支持63个结点的1394设备串联，并且允许两结点间的距离最大为4.5米。 近来采用IEEE1394的计算机外设产品愈来愈多，例如外接式硬盘与CD烧录机。目前苹果计算机的产品全部装有IEEE1394传输端口，日本价值100美元以上的数字外围产品也几乎都配备IEEE 1394接口。可以预计，未来绝大部分PC都将会采用这种极具吸引力的传输规格。

45 主板的选购 主板在电脑中占有不可取代的重要地位，它的选购至关重要。选购主板时应注意下面的几个问题: (1) 是否与CPU配套。不同架构的CPU应配备不同类型的主板。如果已经确定了要购买的CPU，就可以选择与之匹配的主板了。要确保主板能够提供CPU所需的工作频率和电压；否则，CPU就不能很好地发挥性能，或者根本不能使用。

46 (2) 稳定性。主板作为电脑中各个部件的载体，它的稳定性是非常重要的。实际上，采用相同芯片组的主板，速度差异并不是很大，但它的稳定性却大不一样，尤其是超频的稳定性。不过，在选购主板时，并没有一个量化的指标来衡量它的稳定性。主板的稳定性只能通过朋友使用后的建议，专业机构、媒体的测评结果或者厂商的技术实力来评价。一块稳定性较差的主板在使用一段时间后就会暴露出许多问题，例如找不到IDE硬盘、死机、显示器不显示等。因此，在选购主板时，一定要选购较高知名度的产品。现在生产主板的厂家比较著名的有：华硕、微星、升技、精英、浩鑫、磐英和技嘉等。

47 (2) 兼容性。兼容性也是我们在选购主板时应注意的问题。为了给以后升级做准备，要在选购时就考虑到主板的兼容性问题。兼容性好的主板可以便于以后的升级。兼容性较差的主板不容易与外设配套，一些性能不错的板卡如果主板不兼容，也会成为一块废物，这样就会导致系统功能和性能降低。

48 (3) 多功能、可扩展性技术。主板的特色技术主要有：超频稳定性能、安全稳定性能、方便快捷性能(如免跳设置技术、PCgg技术规格)、升级可扩充性能以及其他技术性能(例如UDMA技术、STR技术等)。如果我们购买的电脑在使用一段时间后，要添加一些新的设备，就要求主板有良好的可扩充能力，例如是否有足够的I/O插槽、内存插槽、CPU插槽、AGP插槽以及软硬盘驱动器接口等。

49 (4) 升级能力。现在CPU的更新换代速度较快，主板则相对稳定，并且比CPU的使用期限要长。因此，应该选购一块支持未来CPU技术的主板，这样在升级CPU时就不用更换主板了。
(5) 主板的用料和制造工艺。主板的制造工艺很重要。检测主板制造工艺的方法：一看电路板 (PCB)的层数是否为多层板(最好是4层以上)，各焊点是否工整光洁，走线是否简洁清晰；二看主板元件；三看设计结构是否符合未来升级安装的需要、结构布局是否合理，是否利于安装其他配件和散热处理器件；四看主板是否通过相应的安全标准测试；最后看主板产品包装和相关配件，其各种连接线、驱动盘、保修卡等是否齐全。

50 (6) 整合主板。整合主板具有性价比高，集成度高，兼容性好等特点，是对电脑配置要求不高者的首选。购买电脑的目的是利用它来为我们提供服务的，而不是为了用它来炫耀其性能超群的，所以完全没有必要追赶潮流。整合主板必将成为21世纪的电脑新趋势。 (7) 主板的售后服务。性能再好的产品也难免出现问题，主板也是一样。一般情况下，主板的保修期为3年。我们在选购主板时，一定要选择在当地就可以更换产品的厂家，而且要选售后服务良好的主板。 现在的主板多种多样，在选择时，一定要权衡主板各方面的利弊，综合考虑前面所提供的建议和原则。

51 2.2 中央处理器CPU

52 CPU的基本组成 CPU由运算器和控制器组成。它的内部结构可以分为逻辑运算单元、控制单元和存储单元三个部分。这三部分互相协调，进行分析、判断、运算并控制计算机各个部分协调工作。 CPU中的运算器主要完成各种算术运算(加、减、乘、除)和逻辑运算(逻辑加、逻辑乘和逻辑非运算)；控制器主要用来读取各种指令，并对指令进行分析，做出相应的控制。此外，在CPU中还有若干个寄存器，它是CPU内部的临时存储单元。 总的来说，CPU具有三个基本功能：读数据、处理数据和写数据(即将数据写到存储器中)。它是计算机中不可缺少的重要部分，如果一台计算机没有CPU，就好像一个人没有心脏一样。

53 CPU的性能指标 CPU品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次，而CPU的主要技术指标可以反映出CPU的大致性能。下面介绍CPU的主要性能指标。

54 1) 位、字节和字长 CPU可以同时处理的二进制数据的位数是其最重要的一个标志。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。人们通常所说的16位机、32位机就是指该微机中的CPU可以同时处理16位、32位的二进制数据。早期有代表性的IBM PC/XT、IBM PC/AT与286机是16位机，386机和486机是32位机，586机则是64位的高档微机。 通常将8 bit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 bit的CPU一次只能处理一个字节，而32 bit的CPU一次就能处理4个字节，字长为64 bit的CPU一次可以处理8个字节。

55 2) 主频、外频和倍频 主频(CPU Clock Speed)也叫时钟频率，表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度。主频越高，CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。CPU主频的高低与CPU的外频和倍频有关，其计算公式为：主频=外频×倍频。 外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间同步运行的速度。在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接影响内存的访问速度，外频越高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。目前市场上流行的外频有66 MHz、100 MHz和133 MHz。

56 倍频就是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数。在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大，单纯的一味追求高倍频而得到的高主频的CPU，就会出现明显的瓶颈(CPU从系统中得到的数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度)效应, 可想而知, 这无疑是一种浪费。从有关计算可以得知，CPU的外频在5~8倍的时候，其性能能够得到比较充分的发挥，如果超出这个数值, 则都不是很完善。偏低还好说, 不过是CPU本身运算速度慢而已，可高了以后就会出现显著的瓶颈效应，系统与CPU之间进行数据交换的速度跟不上CPU的运算速度，从而浪费CPU的计算能力。倍频是由主板设计时提供的，现在的主板已经从1倍频提高到了9倍频。

57 锁频是指CPU生产厂家在生产CPU时将CPU的倍频数锁定，现在的CPU基本上都锁定了倍频。超频是指将外频或倍频(由于现在的CPU被锁定倍频，超频时很少有人使用此项)人为地提高，使其工作频率超过额定的主频，从而提高其性能。

58 3) 制造工艺 制造工艺是CPU发展史中一门重要的技术，早期的CPU大多采用0.5 μm的制作工艺，后来随着CPU频率的提高，0.25 μm制造工艺被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0.18 μm制作工艺的Pentium处理器，即Coppermine(铜矿)处理器。其更精细的工艺使得原有晶体管门电路更大限度地缩小了，能耗越来越低，CPU也就更省电。

59 4) 内存总线速度 内存总线速度(Memory-Bus Speed)也就是系统总线速度，一般等同于CPU的外频。CPU处理的数据都由主存储器提供，主存储器就是内存。一般我们放在外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存，再进入CPU进行处理，所以与内存之间的通道(也就是内存总线的速度)对整个系统的性能就显得尤为重要。由于内存和CPU之间的运行速度或多或少会有差异，因此便出现了二级缓存来协调两者之间的差异。内存总线速度是指CPU二级高速缓存和内存之间的通信速度。

60 5) 缓存 缓存又称为高速缓存，其容量和工作速率对提高计算机的速度有重要的作用。CPU的缓存分为两种，即Ll Cache(一级缓存)和L2 Cache(二级缓存)。Ll Cache指封装在CPU芯片内部的高速缓存，它用来暂时存储CPU运算器里的部分指令和数据。内部缓存的存取速度与CPU主频相同，容量单位一般为KB。 L2 Cache指CPU外部的高速缓存，对于提高运行2D图形处理较多的商业软件的速度有明显的作用。CPU的L2 Cache可以分为芯片内部和芯片外部两种。在CPU芯片内部的L2 Cache的运行速度与主频相同，而安装在CPU芯片外部的L2 Cache运行频率一般只有主频的1/2。

61 6) 工作电压 工作电压 (Supply Voltage)即CPU正常工作所需的电压。早期的CPU(286、386、486)由于制作工艺落后，因此工作电压较大，一般为5 V(奔腾是3.5 V、3 V、2.8 V等)左右，导致CPU的发热过高而影响CPU的寿命。现在随着CPU制作工艺的提高，工作电压一般为1.5～2.0 V，低电压使耗电过大和发热过高问题得到了很好的解决。

62 7) 支持的指令集 为了提高计算机在多媒体、3D图形方面的应用能力，大量的处理器指令集应运而生，其中最著名的三种便是Intel的MMX、SSE和AMD的3DNow!指令集。 MMX(Multi Media eXtension，多媒体扩展)指令集：是Intel公司于1996年推出的一项多媒体指令增强技术。MMX指令集中包括有57条多媒体指令，通过这些指令可以一次处理多个数据，在处理结果超过实际处理能力时也能进行正常处理。

63 SSE(Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展)指令集：是Intel公司在PentiumⅢ 处理器中率先推出的。SSE指令集包括了70条指令，其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD(单指令多数据技术)浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输指令。理论上，这些指令对目前流行的图像处理、浮点处理、3D运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE指令与3DNow! 指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!技术的绝大部分功能，只是实现的方法不同。

64 3DNow. 指令集：AMD公司提出的3DNow
3DNow! 指令集：AMD公司提出的3DNow!指令集出现在SSE指令集之前，并被AMD广泛应用于其K6-2、K6-3以及Athlon(K7)处理器上。3DNow! 指令集技术其实就是21条机器码的扩展指令集。与Intel公司的MMX技术侧重于整数运算有所不同，3DNow!指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。 现在生产的所有x86的CPU都支持MMX，但Intel公司的CPU只支持SSE，AMD公司的CPU只支持3DNow!。

65 8) 协处理器 协处理器也叫数学协处理器，主要负责浮点运算。8088、286、386等微机CPU的浮点运算性能都相当落后。自从486以后，CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算，含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些需要进行复杂计算的软件系统，如Auto CAD就需要协处理器支持。

66 CPU的选购 前面我们对CPU的基本知识、接口标准和性能指标做了详细介绍，在选购CPU时，还应注意下面的问题。 (1) 首先应明确两点：一是自己买电脑是用来做什么工作的，二是自己的经济实力。 从目前的情况来看，大多数的家庭用户购买电脑主要用来播放多媒体、玩游戏等，这样不防选择Intel的赛扬系列CPU或AMD的K7 CPU。如果用户对CPU性能有着较高要求，可以选择Intel的奔腾4和AMD的Athlon。CPU的时钟频率越高，性能越好，价格也越贵。一般来说，新上市的产品价格较高，随着产量的扩大，价格会逐渐下降。

67 (2) 选择盒装还是散装。 盒装的CPU包装美观漂亮，内部装有详细的说明书和质量保证书等相关证明，但是要比散装的价格高。购买盒装的CPU，可以保证售后服务，一般不会有假货。我们在购买盒装的CPU时，要注意商家提供的包装是否完整。购买时要当场打开包装，取出产品清单或说明书，认真核对其中说明的配件，并且要让商家在质量保证书上盖章，以防产品出了问题时商家赖账。 散装的CPU一般是成批进货，不需要精美的包装或厂家说明。为了节省开支，选购散装CPU也未尝不可。不过一定要慎重，小心上当受骗。

68 (3) 辨识CPU标识。在购买CPU时，认识其上面的编号是非常重要的。
在CPU的背面标识了该CPU的主频、L2缓存、外频、核心电压、芯片编号、生产日期和产地等，像K6-3等CPU上还会看到I/O电压、倍频等。 (4) 防止购买假的CPU。我们在购买CPU时一定要注意Remark过的CPU。 Remark指的是用较低额定工作频率的CPU冒充较高频率的CPU，也就是将其被动超频。

69 (5) 选购合适的CPU风扇。除了选购一块好的适合自己需要的CPU以外，一定不要忘了看看CPU的风扇是否合适。CPU风扇是CPU自带的一个散热装置。在购买盒装的CPU时，一般都有与之配套的风扇。
CPU风扇是由散热片和散热风扇两部分组成的，有时为了加强散热的效果，还在散热片上涂一层散热膏。一般的散装CPU不带散热风扇，在购买散装CPU后，不要忘了买一个合适的与CPU配套的风扇。例如，Socket 7 CPU要使用Socket 7专用风扇，Slot A CPU使用Slot A专用风扇，这样可以大大发挥CPU风扇的散热功能。CPU风扇的作用主要是将CPU在运行过程中产生的热量传导给紧贴CPU背面的散热片，然后通过CPU风扇的转动将热量散发出去，并将冷空气灌入散热片表面。如果CPU的散热装置不好或风扇损坏，CPU就可能积蓄大量的热量，经常出现死机现象，严重时还会烧坏CPU。

70 2.3 内 存 内存的分类 内存有许多不同的类别。按照存储信息的功能，内存可分为RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)。 根据信息可修改的难易性，ROM还可分为MASK ROM、PROM、Flash Memory等(如图2.22所示)。现在计算机的发展速度相当快，主板厂商也需经常升级BIOS, 所以用Flash Memory(闪存)存储BIOS程序就成为首选。RAM即我们通常所说的内存。

71 图2.22 内存分类图

72 RAM主要用来存放各种输入、输出数据，中间计算结果，以及与外部存储器交换信息和作堆栈用。它的存储单元根据具体需要可以读出，也可以写入或改写。由于RAM由电子器件组成，因此只能用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失，属于易失性元件。RAM可以分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。 SRAM靠双稳态触发器来存储信息。数据存入SRAM后，只要电源维持不变，其中存储的数据就能够一直维持不变，不需要定时刷新。SRAM的读写速度要快得多，一般情况下比DRAM快2～3倍。

73 DRAM是针对SRAM来说的，SRAM中存储的数据只要不断电就不会丢失，也不用更新；DRAM单元是由一个晶体管和一个小电容组成的，在其中存储的数据需要不断进行刷新。DRAM又可以按制造工艺分为动态随机存储器(Dynamic RAM)、扩展数据输出随机存储器(Extended Data Out RAM，简称EDO-RAM)和同步动态随机存储器(Synchromized Dynamic RAM，简称SD-RAM)三种。

74 动态随机存储器DRAM需要恒定电流以保存信息，一旦断电，信息即会丢失。它的刷新频率可达几百次每秒。由于DRAM使用同一电路来存取数据，因此DRAM在存取时有一定的时间间隔，这导致了它的存取速度并不是很快。另外，在DRAM中，由于存储地址空间是按页排列的，因此当访问某一页面时，切换到另一页面会占用CPU额外的时钟周期。DRAM存取速度为60 ns，接口多为72线的SIMM类型，是早期386、486电脑中通常使用的内存。随着性能更高的EDO内存的投入市场，它们已被淘汰。

75 扩展数据输出随机存储器EDO-RAM同DRAM相似，它取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存储周期之间的时间间隔，在把数据发送给CPU的同时去访问下一个页面，故而速度要比普通DRAM快15%～30%。其工作电压为一般为5 V，存取速度为40 ns，接口方式多为72线的SIMM类型，也有168线的DIMM类型，在Pentium时代被广泛使用，现已慢慢退出市场。

76 同步动态随机存储器SD-RAM同DRAM有很大区别，它使用同一个CPU时钟周期即可完成数据的访问和刷新(即以同一个周期、相同的速度同步地进行工作)，因而可以与系统总线以同频率工作，可大大提高数据传输率，其速度要比DRAM和EDO-RAM快很多(比EDO-RAM提高近50%)，最大可达到120 MHz，是PC机中较流行的标准内存类型配置。其工作电压一般为3.3 V，存取速度为7～15 ns，接口多为168线的DIMM类型。

77 SDRAM按其发展可分为以下三种： (1) PC66 SD-RAM：是SD-RAM在市场上最先出现的内存，通过Intel PC66技术规范，内存在66 MHz下可以稳定工作。 (2) PC100 SD-RAM：Intel 在推出100 MHz外频CPU时，为内存能够在100 MHz下可以稳定工作而设定的技术规范。

78 (3) PC133 SD-RAM：由VIA联合其他内存厂家制定的PC133技术规范，在PC100技术规范的基础之上，主要是将主频提高到133 MHz。
除了上面介绍的几种常见内存以外，下面再来介绍几种内存，例如DDR DRAM(双数据传输率同步动态随机存储器)、VCM SDRAM (虚拟通道存储器)和RAMBUS DRAM。

79 (1) DDR DRAM：DDR内存概念的诞生是由VIA公司提出的，它主要用于Intel i820和i840芯片组，也可用于支持Pentium 4的Intel i850和未来的i870，如图2.23所示。DDR内存采用了一种非常类似于普通SDRAM的生产方式，使生产厂商可以不用更换生产线，成本大约只增加10%左右。

80 图2.23 DDR 内存

81 目前市面上的DDR内存包括了PC1600、PC2100、PC2700和PC3200四个规格，它们之间的区别在于最大带宽而不是工作频率：PC1600是PC100 SD-RAM的DDR版本，而PC2100则是PC133 SDRAM的DDR版本。目前DDR内存的发展非常快，PC2700和PC3200的带宽分别为2.7 GB/s和3.2 GB/s。

82 (2) VCM SD-RAM：是目前大多数最新的主板芯片组都支持的一种内存标准。VCM是由NEC公司开发的一种“缓冲式DRAM”，该技术通常在大容量SD-RAM中采用，它集成了所谓的“通道缓冲”，由高速寄存器进行配置和控制。在实现高速数据传输的同时，VCM还维持着与传统SD-RAM的高度兼容性，所以通常也把VCM内存称为VCM SD-RAM。VCM与SD-RAM的差别在于不管数据是否经过CPU处理都可以先行交于VCM进行处理，而普通的SD-RAM就只能处理经CPU处理以后的数据。VCM比SDRAM内存处理速度快近30%，VCM内存条采用传统的168线针脚，工作电压为3.3 V，工作频率在133～145 MHz。

83 (3) RAMBUS DRAM：也就是RDRAM内存，如图2
(3) RAMBUS DRAM：也就是RDRAM内存，如图2.24所示。这一全新的内存规格最早在1996年由Intel提出，当时它是针对服务器与工作站等应用领域而研制的。RAMBUS内存所采用的技术是在工作周期的上下沿都传输数据，以产生双倍的数据传输时钟。不过，由于RAMBUS内存与传统的SD-RAM内存在传输界面上有很大的不同，因此它在一个传输周期的实际数据传输量只有32 bit，只有传统SD-RAM内存的64 bit数据带宽的一半！有鉴于此，RAMBUS内存的工作频率定得很高，这样就可以以高速来弥补带宽的不足。

84 总之，无论从性能还是价格来讲，RAMBUS DRAM(RDRAM)都是目前内存世界的皇者。这种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品，使得新一代的处理器可以发挥出最佳的功能。从技术上说，RAMBUS是计算机内存技术的发展趋势，RAMBUS Inc宣称：这种新的技术能够提供十倍于普通DRAM和三倍于PC100 SD-RAM 的性能。单根的RAMBUS DRAM在16位的数据传输通道上速度可高达800 MHz。随着RAMBUS价格的不断走低，最终将成为市场的主流。

85 图2.24 RDRAM内存条

86 2.3.2内存性能指标 1) 存取周期 存取周期是用来表示内存速度的指标。内存速度指存取一次数据的时间，单位为纳秒(ns)；时间越短，速度就越快，内存的性能也就越高。存储器的两个基本操作是读出和写入，即将信息在存储单元与存储寄存器(MDR)之间进行读写。存储器从接收到读出命令至被读出信息稳定在MDR输出端为止的时间，称为取数时间TA；两次独立存取操作之间所需要的最短时间称为存储周期TMC。只有当内存速度与主板速度、CPU速度相匹配时，才能很好地发挥电脑的最大效率，否则会影响CPU高性能的充分发挥。存储器的速度指标通常以标签的形式印在芯片上，例如-60、-10和-7等，它们分别代表内存的存取速度为60 ns、10 ns和7 ns。

87 2) 数据的宽度和带宽 内存的数据宽度指的是内存同时传输数据的位数，单位是bit。内存带宽指的是内存的数据传输速率。 3) 内存容量 内存的容量指内存的总大小，以MB、 GB为单位。

88 4) 内存的线数 内存的线数指的是引脚数，即内存条与主板插接时接触点的个数，这些接触点被称为金手指。 5) 内存的电压 内存的电压指内存在工作时所需要的工作电压。早期的FPM(快速页面模式随机存取存储器)和EDO(扩展数据输出随机存取存储器)使用的都是5 V的电压，而SDRAM使用的电压是3.3 V。

89 6) 内存的奇偶校验 为了检验内存在存取过程中的错误，给每8位容量配备一位作为奇偶校验位。在内存条上额外增加一块芯片，配合主板的奇偶校验电路就可以对存取的数据进行正确校验。但在实际使用中，有没有奇偶校验位对系统性能并没有太大的影响，现在大多数的内存条上已不再加装校验芯片。

90 7) CAS的延迟时间 CAS的延迟时间是指纵向地址脉冲的反应时间，是在一定频率下衡量支持不同规范的内存的重要标志之一，用CAS Latency(CL)这个指标来衡量。对于PC100和PC133的内存来说，其规定的CL应该为2(即它读取数据的延迟时间是两个时钟周期)，也就是说，它必须在CL=2时在其工作频率下稳定工作。在同工作频率下，CAS等待时间为2的芯片要比CAS等待时间为3的芯片速度要快，性能要好。

91 8) SPD SPD(Serial Presence Detect, 串行存在探测)是一个8针的EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)芯片，它的容量为256字节，其中保存了该内存条的相关资料，例如芯片的厂商、容量、工作速度等。SPD中的内容一般由内存模组制造商写入。支持SPD的主板在启动时自动检测SPD中的内容，并以此设定内存的工作参数，使之以最佳的状态工作，以便更好地确保系统的稳定。

92 内存的选购 一般计算机用户购买计算机或组装计算机时，比较重视的就是CPU、内存和硬盘这三个部件。内存是一台计算机的数据交换中心，它的重要性等同于CPU。所以，选购到性价比较高的内存，是提升系统性能的关键因素之一。由于内存本身生产工艺复杂，加上市场比较混乱，导致了目前主流内存市场鱼龙混杂，我们在选购时一定要多加注意。 现在大多数的内存已经达到2GMB，选购时最好是买一条能满足容量要求的内存，这样可以节省主板上的内存插槽。

93 1) 按需购买 选择内存要兼顾计算机的其他配置，并着重考虑配机的用途,选购内存应当量力而行。如今主流的电脑配机方案中，2GB和4G是两个标准的配置。 2) 认准内存类型 DDR RAM是市场上的主流产品，占据了绝大部分市场。

94 3) 注意Remark 有些“作坊”把低档内存芯片上的标识打磨掉，从新再写上一个新标识，从而把低档产品当高档产品卖给用户，这种情况就叫“Remark”。由于要打磨或腐蚀芯片的表面，一般都会在芯片的外观上表现出来。正品的芯片表面一般都很有质感，要么有光泽或荧光感,要么就是亚光的。如果觉得芯片的表面色泽不纯甚至比较粗糙、发毛，那么这颗芯片的表面一定是受到了磨损。还要注意编号，因为有些奸商连Remark都省了，而直接利用编号骗人。

95 4) 仔细察看电路板 电路板的做工要求板面光洁，色泽均匀；元件焊接要求整齐划一，绝对不允许错位；焊点要均匀有光泽；金手指要光亮，不能有发白或发黑的现象；板上应该印刷有厂商的标识。常见的劣质内存经常是芯片标识模糊或混乱，电路板毛糙，金手指色泽晦暗，电容歪歪扭扭如手焊一般，焊点不干净利落。这样的产品多是些水货或者是返修货。

96 5) 内存容量的选择 内存容量一般来说越大越好，但也要从用户的实际情况出发，主要考虑以下几方面内容: (1) 运行软件的复杂程度。如果要进行工程计算，最好使用2GB的内存。如果想进行3D动画制作，则显卡的档次也要很高，那么内存至少要达到4GB以上(最好为4GB或根据使用的软件来选择合适的内存)。

97 (2) 主板上的内存插槽数目。前面已经提到，最好一条内存就能满足用户的要求。虽然主板的内存控制芯片可以管理较多的内存空间，但是内存插槽的数目是有限的。例如，有的电脑主板上使用的内存控制芯片可以管理4个或8个存储器，但在主板上只安装了2个或4个存储器的插槽。

98 (3) 不同容量内存条的混用。在586电脑的主板上有72线SIMM和DIMM两种内存插槽。如果电脑上安装的是72线的内存，并且主板上又有SIMM和DIMM两种内存速度，则内存的速度应与系统运行速度相匹配，不能低于主板的速度。内存条上DRAM芯片的速度必须与CPU匹配，这样才能发挥电脑系统的高速性能。

99 6) 识别真假内存条 当前主流市场内存为DDR RAM，但是市场上这种内存条也有假的，我们怎样识别真伪呢？下面就来介绍一些简单的方法。 最简单的方法是将内存条插入到主板的内存插槽中进行测试。当前BIOS都能自动识别内存条的类型，主板BIOS自检时能够检测出其确切的类型。 SD-RAM芯片厚度仅有一两个毫米，它的引脚平贴安装在电路板上；EDO-RAM芯片的厚度为五个毫米左右，它的引脚直立安装在电路板上。 看内存芯片上的标识速度：SDRAM多为12 ns、10 ns和8 ns；而EDO-RAM 一般为60 ns。不过一定要注意有些内存条上的这个标志可能是被Remark过的。

100 本 章 小 结 在这一章里，首先介绍了组成PC机的基本硬件，然后详细地介绍了这些硬件的基本情况，包括其性能指标以及在购买时需要关心的一些指标和相关注意事项。 通过学习需要掌握基本硬件在选购时应该注意的事项，并能够在实际购买中运用到所掌握的知识，为以后组装一台高性能的PC机打下一个良好的基础。